关于Java集合中容量问题

1. HashMap容量为什么是2的n次方

HashMap容量通常选择为2的幂次方的原因是出于性能和散列函数的考虑。这种容量选择有助于实现良好的散列分布和高效的散列操作。

以下是一些关键原因：

1. 散列函数优化：HashMap使用散列函数将键映射到存储桶。当容量为2的幂次方时，可以使用位运算来计算散列码的索引，例如，(hash & (capacity - 1))，这比取模运算更高效。这意味着散列函数计算的速度更快。

2. 均匀分布：2的幂次方的容量使得散列码在不同存储桶之间分布更加均匀。这有助于减少哈希冲突（多个键映射到同一个存储桶），从而提高了性能。

3. 扩容效率：当HashMap需要扩容时，容量翻倍变为2的幂次方也很方便。这可以通过简单地左移位运算来实现，而不需要复杂的重新散列操作。

4. 位操作更快：在计算机硬件层面，位运算通常比一般的算术运算更快，因此使用2的幂次方可以提高散列和查找的速度。

总之，选择HashMap容量为2的幂次方是为了提高性能和效率，以及更好地处理散列冲突。这是一种在实际应用中经常使用的优化策略.

2. Hashtable扩容方式为什么是旧容量的2倍 +1

Hashtable扩容方式为旧容量的2倍加1的背后有一些历史原因和性能考虑。这种方式被设计为使得新容量始终保持为奇数，并且比旧容量的两倍大，这有助于处理哈希冲突和维持散列的均匀性。

以下是一些原因：

1. 奇数容量：使用奇数容量有助于确保散列码在新容量的存储桶中分布均匀。这是因为奇数容量意味着当进行散列运算时，对于某个键的散列码在新容量中的位置更有可能与旧容量中的位置产生差异。这减少了哈希冲突的可能性。

2. 避免循环：当使用奇数容量时，执行哈希函数 (hash % capacity) 时可以确保不会出现循环的情况。如果新容量是偶数，而哈希码和旧容量都是偶数，就有可能出现哈希码的低位与容量的低位一致，导致出现循环。

3. 性能考虑：使用2的倍数加1的扩容方式在计算机中通常更高效。这是因为在计算机中，乘法和位运算（如左移位）通常比一般的除法运算更快速。这个扩容方式可以通过左移位运算和加法操作来实现。

总之，Hashtable采用旧容量的2倍加1的扩容方式是为了处理哈希冲突更加均匀，避免循环，并且在计算机中更高效。这种方式在保持性能的同时，保证了散列表的质量。