HashMap的负载因子初始值为什么是0.75？这篇文章以最通俗的方式告诉你答案

之前写过一篇专门介绍HashMap的文章，反响很不错，不过在留言区问的最多的问题就是HashMap的负载因子初始值为什么是0.75，私下又好好地研究了一番，总结了这篇文章。

本篇文章基于JDK1.8，特在此说明。

OK。下面我们就开始进行分析。

#一、负载因子的作用

对于HashMap的研究，我之前一直停留在考虑源码是如何实现的，现在当我重新再来看的时候，才发现，系统默认的各种参数值，才是HashMap的精华所在。

负载因子是和扩容机制有关的，意思是如果当前容器的容量，达到了我们设定的最大值，就要开始执行扩容操作。举个例子来解释，避免小白听不懂：

比如说当前的容器容量是16，负载因子是0.75,16*0.75=12，也就是说，当容量达到了12的时候就会进行扩容操作。

他的作用很简单，相当于是一个扩容机制的阈值。当超过了这个阈值，就会触发扩容机制。HashMap源码已经为我们默认指定了负载因子是0.75。

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
    //略
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
    //略
    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);
    }
    //略
}

我截取了部分源码，从这里可以看出，系统默认的负载因子值就是0.75，而且我们还可以在构造方法中去指定。下面我们就正式来分析一下为什么是默认的0.75。

#二、原因解释（重点）

我们在考虑HashMap的时候，首先要想到的是HashMap只是一个数据结构，既然是数据结构最主要的就是节省时间和空间。负载因子的作用肯定也是节省时间和空间。为什么节省呢？我们考虑两种极端情况。

1、负载因子是1.0

我们先看HashMap的底层数据结构

我们的数据一开始是保存在数组里面的，当发生了Hash碰撞的时候，就是在这个数据节点上，生出一个链表，当链表长度达到一定长度的时候，就会把链表转化为红黑树。

当负载因子是1.0的时候，也就意味着，只有当数组的8个值（这个图表示了8个）全部填充了，才会发生扩容。这就带来了很大的问题，因为Hash冲突时避免不了的。当负载因子是1.0的时候，意味着会出现大量的Hash的冲突，底层的红黑树变得异常复杂。对于查询效率极其不利。这种情况就是牺牲了时间来保证空间的利用率。

因此一句话总结就是负载因子过大，虽然空间利用率上去了，但是时间效率降低了。

2、负载因子是0.5

负载因子是0.5的时候，这也就意味着，当数组中的元素达到了一半就开始扩容，既然填充的元素少了，Hash冲突也会减少，那么底层的链表长度或者是红黑树的高度就会降低。查询效率就会增加。

但是，兄弟们，这时候空间利用率就会大大的降低，原本存储1M的数据，现在就意味着需要2M的空间。

一句话总结就是负载因子太小，虽然时间效率提升了，但是空间利用率降低了。

3、负载因子0.75

经过前面的分析，基本上为什么是0.75的答案也就出来了，这是时间和空间的权衡。当然这个答案不是我自己想出来的。答案就在源码上，我们可以看看：

 /* <p>As a general rule, the default load factor (.75) offers a good
 * tradeoff between time and space costs.  Higher values decrease the
 * space overhead but increase the lookup cost (reflected in most of
 * the operations of the <tt>HashMap</tt> class, including
 * <tt>get</tt> and <tt>put</tt>).  The expected number of entries in
 * the map and its load factor should be taken into account when
 * setting its initial capacity, so as to minimize the number of
 * rehash operations.  If the initial capacity is greater than the
 * maximum number of entries divided by the load factor, no rehash
 * operations will ever occur.*/

大致意思就是说负载因子是0.75的时候，空间利用率比较高，而且避免了相当多的Hash冲突，使得底层的链表或者是红黑树的高度比较低，提升了空间效率。

OK，写到这答案基本上就出来了，一句话能总结的写成了一篇文章。如有问题，还请批评指正。