面试官:"准备用HashMap存1w条数据,构造时传10000还会触发扩容吗?"

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// 预计存入 1w 条数据,初始化赋值 40000,处理 resize。
HashMap<String,String> map = new HashMap<>(40000)
// for (int i = 0; i < 40000; i++)

Java 集合的扩容

HashMap 是是不是.我.我.我 最常用的集合之一,人太好 对于 Android 开发者,Google 官方推荐了更省内存的 SparseArray 和 ArrayMap,可是我 HashMap 依然是最常用的。

.我.我.我 通过 HashMap 来存储 Key-Value 你這個 键值对形式的数据,其内部通过哈希表,让存取数率最好时能不能达到 O(1),而又不可能 不可能 处在的 Hash 冲突,引入了链表和红黑树的内部,让数率最差也差不过 O(logn)。

整体来说,HashMap 作为一款工业级的哈希表内部,数率还是有保障的。

编程语言提供的集合类,人太好 底层还是基于数组、链表你這個 最基本的数据内部,可是我和.我.我.我 直接使用数组不同,集合在容量不足英文时,会触发动态扩容来保证有足够的空间存储数据

动态扩容,涉及到数据的拷贝,是并都是「较重」的操作。那不可能 也能提前选取集合将要存储的数据量范围,就能不能通过构造最好的法律法律依据,指定集合的初始容量,来保证接下来的操作中,不至于触发动态扩容。

这就引入了本文开篇的你這個 的问提,不可能 使用 HashMap,当初始化是构造函数指定 1w 时,后续.我.我.我 立即存入 1w 条数据,是是不是符合与其不想触发扩容呢?

在分析你這個 你這個 的问提前,可是我们先来看看,HashMap 初始化时,指定初始容量值都做了你這個 ?

PS:本文所涉及代码,均以 JDK 1.8 中 HashMap 的源码举例。

HashMap 的初始化

在 HashMap 中,提供了另一个多多指定初始容量的构造最好的法律法律依据 HashMap(int initialCapacity),你這個 最好的法律法律依据最终会调用到 HashMap 可是我构造最好的法律法律依据,其中的参数 loadFactor 可是我默认值 0.75f。

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
  if (initialCapacity < 0)
    throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity);
  if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
    initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
  if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
    throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " + loadFactor);

  this.loadFactor = loadFactor;
  this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}

其中的成员变量 threshold 可是我用来存储,触发 HashMap 扩容的阈值,也可是我说,当 HashMap 存储的数据量达到 threshold 时,就会触发扩容。

从构造最好的法律法律依据的逻辑能不能看出,HashMap 并都会 直接使用内部传递进来的 initialCapacity,可是我经过了 tableSizeFor() 最好的法律法律依据的处理,再赋值到 threshole 上。

static final int tableSizeFor(int cap) {
  int n = cap - 1;
  n |= n >>> 1;
  n |= n >>> 2;
  n |= n >>> 4;
  n |= n >>> 8;
  n |= n >>> 16;
  return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}

tableSizeFor() 最好的法律法律依据中,通过逐步位运算,就能不能让返回值,保持在 2 的 N 次幂。以方便在扩容的以前,快速计算数据在扩容后的新表中的位置。

那末当.我.我.我 从内部传递进来 1w 时,实际上经过 tableSizeFor() 最好的法律法律依据处理以前,就会变成 2 的 14 次幂 16384,再算上负载因子 0.75f,实际在不触发扩容的前提下,可存储的数据容量是 12288(16384 * 0.75f)。

你這個 场景下,用来存放 1w 条数据,绰绰有余了,并不想触发.我.我.我 猜想的扩容。

HashMap 的 table 初始化

当.我.我.我 把初始容量,调整到 4000 时,情形又不一样了,具体情形具体分析。

再回到 HashMap 的构造最好的法律法律依据,threshold 为扩容的阈值,在构造最好的法律法律依据中由 tableSizeFor() 最好的法律法律依据调整后直接赋值,可是我在构造 HashMap 时,不可能 传递 4000,threshold 调整后的值人太好 是 1024,但 HashMap 并不直接使用它。

仔细想想就会知道,初始化时决定了 threshold 值,但其装载因子(loadFactor)并那末参与运算,那在上方具体逻辑的以前,HashMap 是怎么处理的呢?

在 HashMap 中,所有的数据,都会 通过成员变量 table 数组来存储的,在 JDK 1.7 和 1.8 中人太好 table 的类型有所不同,可是我数组你這個 基本内部并那末变化。那末 table、threshold、loadFactor 三者之间的关系,可是我:

table.size == threshold * loadFactor

那你這個 table 是在你這個 以前初始化的呢?这就要说会到.我.我.我 总爱在回避的你這個 的问提,HashMap 的扩容。

在 HashMap 中,动态扩容的逻辑在 resize() 最好的法律法律依据中。你這個 最好的法律法律依据不仅仅承担了 table 的扩容,它还承担了 table 的初始化。

当.我.我.我 首次调用 HashMap 的 put() 最好的法律法律依据存数据时,不可能 发现 table 为 null,则会调用 resize() 去初始化 table,具体逻辑在 putVal() 最好的法律法律依据中。

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
    n = (tab = resize()).length; // 调用 resize()
    // ...
}

resize() 最好的法律法律依据中,调整了最终 threshold 值,以及完成了 table 的初始化。

final Node<K,V>[] resize() {
    Node<K,V>[] oldTab = table;
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    int oldThr = threshold;
    int newCap, newThr = 0;
    if (oldCap > 0) {
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return oldTab;
        }
        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                 oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
            newThr = oldThr << 1; 
    }
    else if (oldThr > 0) 
        newCap = oldThr; // ①
    else {               
        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    }
    if (newThr == 0) {
        // ②
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    threshold = newThr; // ③
    Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
    table = newTab; // ④
    // ....
}

注意看代码中的注释标记。

不可能 resize() 还糅合了动态扩容的逻辑,可是我我将初始化 table 的逻辑用注释标记出来了。其中 xxxCap 和 xxxThr 分别对应了 table 的容量和动态扩容的阈值,可是我处在旧和新两组数据。

当.我.我.我 指定了初始容量,且 table 未被初始化时,oldThr 就不为 0,则会走到代码 的逻辑。在其中将 newCap 赋值为 oldThr,也可是我新创建的 table 会是.我.我.我 构造的 HashMap 时指定的容量值。

之都会进入代码 的逻辑,其中就通过装载因子(loadFactor)调整了新的阈值(newThr),当然这里也做了一点限制前要让 newThr 在另一个多多合法的范围内。

在代码 中,将使用 loadFactor 调整后的阈值,重新保存到 threshold 中。并通过 newCap 创建新的数组,将其指定到 table 上,完成 table 的初始化(代码 )。

到这里也就清楚了,人太好 .我.我.我 在初始化时,传递进来的 initialCapacity 人太好 被赋值给 threshold,可是我它实际是 table 的尺寸,可是我最终会通过 loadFactor 重新调整 threshold

那末回到以前的你這個 的问提都会 答案了,人太好 HashMap 初始容量指定为 4000,可是我它可是我表示 table 数组为 4000,扩容的重要最好的法律法律依据扩容阈值会在 resize() 中调整为 768(1024 * 0.75)。

它是不足英文以承载 4000 条数据的,最终在存够 1k 条数据以前,都会触发一次动态扩容。

通常在初始化 HashMap 时,初始容量都会 根据业务来的,而不想是另一个多多固定值,为此.我.我.我 前要另一个多多特殊处理的最好的法律法律依据,可是我将预期的初始容量,再除以 HashMap 的装载因子,默认时可是我除以 0.75。

累似 想要用 HashMap 存放 1k 条数据,应该设置 4000 / 0.75,实际传递进去的值是 1333,然都会被 tableSizeFor() 最好的法律法律依据调整到 2048,足够存储数据而不想触发扩容。

当想用 HashMap 存放 1w 条数据时,依然设置 40000 / 0.75,实际传递进去的值是 13333,会被调整到 16384,和.我.我.我 直接传递 40000 效果是一样的。

小结时刻

到这里,就了解清楚了 HashMap 的初始容量,应该怎么科学的计算,本质上你传递进去的值不可能 并无法直接存储那末多数据,会另一个多多动态调整的过程。其中就前要将.我.我.我 预期的值进行放大,比较科学的可是我最好的法律法律依据装载因子进行放大。

最后.我.我.我 再总结一下:

  1. HashMap 构造最好的法律法律依据传递的 initialCapacity,人太好 在处理后被存入了 loadFactor 中,但它实际表示 table 的容量。
  2. 构造最好的法律法律依据传递的 initialCapacity,最终会被 tableSizeFor() 最好的法律法律依据动态调整为 2 的 N 次幂,以方便在扩容的以前,计算数据在 newTable 中的位置。
  3. 不可能 设置了 table 的初始容量,会在初始化 table 时,将扩容阈值 threshold 重新调整为 table.size * loadFactor。
  4. HashMap 是是不是扩容,由 threshold 决定,而 threshold 又由初始容量和 loadFactor 决定。
  5. 不可能 .我.我.我 预先知道 HashMap 数据量范围,能不能预设 HashMap 的容量值来提升数率,可是我前要注意要考虑装载因子的影响,也能保证不想触发预期之外的动态扩容。

HashMap 作为 Java 最常用的集合之一,市面上优秀的文章可是我,可是我很少一群人从初始容量的宽度来分析其中的逻辑,而初始容量又是集合中比较实际的优化点。人太好 不少人也搞不清楚,在设置 HashMap 初始容量时,是是不是应该考虑装载因子,才有了此文。

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