使用 HashMap 存一万条数据，构造时传 10000 还会触发扩容吗？

最新推荐文章于 2024-11-19 10:04:23 发布

原创最新推荐文章于 2024-11-19 10:04:23 发布 · 1.5k 阅读

3 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#java #散列表 #HashMap

Java 专栏收录该内容

18 篇文章

订阅专栏

本文解析了HashMap构造方法中initialCapacity参数的实际意义，通过源码分析解释了为何即使初始化为10000，在存储同样数量的数据时也不会触发扩容。并给出了初始化HashMap时选择initialCapacity的最佳实践。

问题

向 HashMap 中存 10000 条数据，初始化时，构造方法传值 10000，会触发扩容吗?

Map<String,String> map = new HashMap<>(10000);

分析

乍一看

肯定会触发扩容呀，因为 HashMap 中有个负载因子默认为 0.75，就是说存储的数量超过容量的 75% 就会触发扩容，put 到后 25% 的数据时，肯定就会触发扩容。但事实真是这样吗？源码中有我们想知道的一切，真相只有一个。

分析源码

HashMap 的初始化

在 HashMap 中，提供了一个指定初始容量的构造方法 HashMap(int initialCapacity)，这个方法再通过 DEFAULT_LOAD_FACTOR 调用 HashMap 另一个构造方法，初始化 loadFactor 为 0.75。

public HashMap(int initialCapacity) {
    this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
  	......
    this.loadFactor = loadFactor;
    this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}

构造方法初始化了两个成员变量 threshold 和 loadFactor，其中 threshold 就是用来存储触发 HashMap 扩容的阈值，也就是说，当 HashMap 存储的数据量达到 threshold 时，就会触发扩容。
从改造方法中可以看出，threshold 并没有直接使用传入的 initialCapacity 作为扩容阈值，而是通过 tableSizeFor 方法处理后再赋值给 threshold。

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;
}

这啥呀？看不懂也没关系，我来解释。tableSizeFor 的作用就是寻找大于 cap 的 2 的整数次方，例如如果传入 10，经过 tableSizeFor 处理后返回 16。至于为什么这样做，不在此处详细讨论。

回归正题

还有一个问题，一直在说 threshold 是触发扩容的阈值，即 (initialCapacity * loadFactor)，但是我们再构造方法中使用 tableSizeFor 初始化 threshold，并没有用到 loadFactor，其实这一步被移交给 resize 方法实现了，因为我们并没有在构造方法中初始化哈希表数组，扩容阈值 threshold = initialCapacity * loadFactor，这一步在 resize 中完成。
如果我们从外部传递进来 10000 初始化 initialCapacity ，实际上经过 tableSizeFor 方法处理之后，最终 threshold 就会变成 2 的 14 次幂 16384，再在 resize 方法中乘上负载因子 0.75，实际在不触发扩容的前提下，可存储的数据容量是 12288(16384 * 0.75)，用来存放 10000 条数据，绰绰有余，所以并不会触发扩容。

initialCapacity

关于如何选择 initialCapacity，我们看看阿里巴巴 Java 开发规范，规范要求在初始化 HashMap 时，必须指定 initialCapacity，因为这样可以减少 resize 次数，提高程序效率。因为 threshold = initialCapacity * loadFactor，所以 initialCapacity = (需要存储元素个数 / loadFactor) + 1。
在这里插入图片描述

示例

想要使用 HashMap 存放 10000 条数据，应该设置 initialCapacity = 10000 / 0.75 + 1 = 13334，然后哈希表容量会被 tableSizeFor 方法调整到 16384(2^14)，threshold = 16384 * 0.75 = 12288 足够存储 10000 条数据而不会触发扩容。

总结

HashMap 构造方法传递的 initialCapacity 实际表示哈希表的容量，不代表扩容阈值。
构造方法传递的 initialCapacity，会被 tableSizeFor 方法调整为大于它的 2 的整数次方。
如果使用 initialCapacity 进行初始化，HashMap 是否扩容，由 threshold 决定，扩容阈值 threshold = initialCapacity * loadFactor。
在初始化 HashMap 时，必须指定 initialCapacity 来提升效率，initialCapacity = (需要存储元素个数 / loadFactor(默认0.75)) + 1。