为什么Hash Map的默认初始容量必须是2的次幂？

最新推荐文章于 2025-05-28 20:47:59 发布
最新推荐文章于 2025-05-28 20:47:59 发布
阅读量537 收藏
点赞数 1
CC 4.0 BY-SA版权
分类专栏： # Java八股文 文章标签： 哈希算法 散列表 算法
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/XRT_knives/article/details/133674693

为什么Hash Map的默认初始容量必须是2的次幂？

哈希映射（Hash Map）的默认初始容量通常被设置为2的次幂，这是因为这个选择有助于提高哈希表的性能和均衡性。以下是一些原因：
  1. 哈希函数与容量的关系：在哈希表中，元素的插入和检索是通过哈希函数计算索引来完成的。哈希函数将键映射到特定的索引位置。如果初始容量是2的次幂，那么哈希函数可以简单地通过对键的散列码取模来计算索引，而且这个取模操作非常高效，因为它可以通过位运算来实现。例如，对于容量为2^n的哈希表，取模操作可以使用 key.hashCode() & (2^n - 1) 来计算索引。
  2. 均衡性：如果初始容量是2的次幂，那么在计算索引时，哈希函数可以确保键在哈希表中均匀分布。这是因为取模运算 (2^n - 1) 会在二进制表示中只保留低n位，这意味着哈希值的高位和低位都会被考虑在内，从而更均匀地分配元素。
  3. 扩容效率：当哈希表需要扩容时，将容量翻倍是一种常见的做法。如果当前容量是2的次幂，那么扩容后的容量仍然会保持2的次幂，这使得计算新的索引位置非常高效，因为只需简单地通过增加一个更高位的0来完成。
总之，选择2的次幂作为哈希表的默认初始容量可以提高性能和均衡性，并且在扩容时也更加高效。不过，这并不是绝对必须的规则，有些哈希表实现可能选择不同的策略来处理初始容量，但通常选择2的次幂是一种很好的默认选择。
高薪程序员&面试题精讲系列41之HashMap的容量为什么必须是2的N次方？说说HashMap添加数据的流程吧
一一哥
12-20 1692
一. 面试题及剖析 1. 今日面试题 请说一下HashMap及其底层实现原理 HashMap默认的初始容量是多大？ HashMap的容量为什么必须是2的N次方？如何保证这一点？ HashMap是怎么添加数据的？ HashMap中put()方法的实现过程是什么样的？ 你有没有看过HashMap的put()方法源码？ ...... 2. 题目剖析 在前2篇文章中，壹哥 给大家介绍了HashMap的基本特点，介绍了HashMap的底层数据结构。并且 壹哥 给大家重点讲解了HashMap中的
高频八股——HashMap 为什么每次扩容都是两倍？
weixin_49426115的博客
02-07 1216
本文将用三个核心步骤拆解 HashMap 的哈希计算逻辑，并从这一原理出发，深入探讨 HashMap 采用2 倍扩容的原因。希望你读完后能对这个问题有更深入的理解。
HashMap的容量为什么必须是2的幂？
12-21
(源码基于JDK1.7) HashMap的无参实例构造方法默认初始化容量是16（2的4次方）。如果我们使用指定初始化容量的实例构造函数，可以传入一个指定的值，但是实际HashMap在初始化底层存储数据的数组时，会使用一个大于等于指定值的2的幂的数作为数组的初始化容量。并且如果HashMap中元素的个数大于等于阈值并且根据key的哈希值和数组长度减一做按位与运算获取的数组下标位置元素非空，则需要扩容，扩容后容量是原来的2倍，也仍然是一个2的幂，那么HashMap为什么这样来做呢？ 我们来从put(K key, V value)方法来一探究竟。先贴上put方法的源码： public V p
HashMap 容量为什么总是为 2 的次幂？
Java技术栈，分享最主流的Java技术
12-23 2112
Java技术栈www.javastack.cn优秀的Java技术公众号HashMap是根据key的hash值决策key放入到哪个桶（bucket）中，通过 tab=[(n - 1) &a...
15.为什么HashMap的容量是2的幂次方
最新发布
练习生
05-28 802
Java后端面试八股文：HashMap
HashMap容量为什么是2的幂次（清晰）
大帅哥的博客
11-26 3336
HashMap容量为什么是2的幂次（清晰）why？最终 为了快速运算出键值对存储的索引和让键值对均匀分布 1、首先计算键值对的索引要满足两个要求：不能越界、均匀分布 而 h % length （h根据key计算出来的哈希值）就能满足这一点，但是取模运算速度较慢。 容量为2的次幂时、而 h & (length-1)刚好也能满足，而且按位与运算速度很快。 why？ 32位的哈希值下面为了方便只写几到十几位 如：当length=16时，length-1=15 16: 0001 0000 -- le
HashMap 的长度为什么是 2 的幂次方
m0_46857345的博客
03-06 2141
快速计算索引：HashMap 使用取模运算来计算元素在数组中的索引，取模运算中的除数应当是 2 的幂次方。当数组长度为 2 的幂次方时，可以使用位运算（& 操作）来替代取模运算，提高计算效率。 均匀分布：当数组长度为 2 的幂次方时，HashMap 使用元素的哈希码的低几位来计算索引，这样可以保证元素在数组中的分布更加均匀，减少哈希冲突的概率。 ※扩容效率（快速计算各元素的新下标）：当数组长度为 2 的幂次方时，HashMap 进行扩容时可以通过位运算来重新计算元素的索引，而不需要重新计算哈希码，提高了扩容
HashMap的容量为什么必定为2的次幂
雨过天晴的博客
12-15 278
HashMap的容量为什么必定为2的次幂
HashMap的数组最大容量为什么要设计为2的30次方？而不是2的31次方-1？数组容量为什么一定要设计为2的幂？
weixin_45967584的博客
03-21 1987
HashMap源码、底层原理、扩容机制、2的幂、数组、链表、红黑树、桶、hashCode()、按位运算、2的30次方
HashMap 容量为2次幂的原因
qq_41810415的博客
12-25 2784
HashMap是Java中的集合类，是存放键值对形式的数据（Key和Value），例如QQ账号和QQ密码，QQ账号就是Key而密码则是Value详细可以看这两篇上HashMap源码剖析（上）——java集合和下HashMap源码剖析（下）——java集合。
java中hashmap容量的初始化实现
08-25
HashMap有多个构造函数，但我们主要关心的是`HashMap(int initialCapacity)`，它允许我们指定HashMap的初始容量。在默认的情况下，HashMap的容量是16。但是，如果我们通过构造函数指定了一个数字作为容量，那么...
HashMap：为什么容量总是为2的次幂
热门推荐
Java程序员的进阶之路
09-24 3万+
HashMap：为什么容量总是为2的次幂 HashMap是根据key的hash值决策key放入到哪个桶（bucket）中，通过 tab=[(n - 1) & hash] 公式计算得出。 其中tab是一个哈希表 1）为什么要通过 (n - 1) & hash 决定桶的索引呢？ （1）key具体应该在哪个桶中，肯定要和key挂钩的，HashMap顾名思义就是通过hash算法高效的把存储
面试经典：HashMap 容量为什么总是为 2 的次幂？
开发者技术前线-DevolperFront
05-28 486
点击“开发者技术前线”，选择“星标” 让一部分开发者看到未来 来源：blog.youkuaiyun.com/u010841296/article/details/82832166 HashM...
为什么HashMap的容量要是2的幂
徐海兴的专栏
03-10 395
看一下HashMap的get()方法 public V get(Object key) { Node<K,V> e; return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value; } final Node<K,V> getNode(int hash, Object k...
hashmap的大小为什么指定为2的幂次
yushen
06-06 2543
JDK8中HashMap的大小默认初始值，以及后面的扩容操作，都指定，大小必须是2的幂次 所以为什么呢？ HashMap中指定哈希桶数组大小为2的幂次，主要是在两方面进行优化： 1，扩容：大小指定为2的幂次，当哈希桶扩大2倍时，只需要进行左移操作，众所周知，位操作的速度还是超快的 2，Hash算法的均匀分布，减少哈希碰撞几率：16或者其他2的幂，Length-1的值是后面的二进...
HashMap的容量（桶的数量）为什么要是2的n次方
weixin_34138139的博客
07-11 666
2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> ...
HashMap的容量为什么是2的幂次方？
weixin_49509598的博客
04-09 216
在1.7的实现中，有个indexFor方法，是计算entry在table中的下标，采用了与运算，并且这个table数组的长度一定要是2的幂次方，一是为了能够使entry均匀分布在各个index上，二是与运算操作计算更快 static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1); } 先来看2的幂次方对应的二进制（按8位 补0过后） 2 0000 0010 4 0000 0100 8 0000 1000 16 0001 000.
为什么 HashMap 的容量是 2 的整次幂？
weixin_45606831的博客
07-18 492
对应的二进制最后一位是 1，从而 hash & (n - 1) 的最后一位可能为 0，也可能为 1（取决于 hash 的值），即。来定位元素位置的，n 为数组的大小，也就是 HashMap 的容量。HashMap 在定位元素位置时，先通过。，取模可以被位运算代替，提升定位速度。数组下标的计算原是要通过取模得到的。在容量是 2 的整次幂时，计算出哈希值，再通过。
HashMap 的 `table` 数组何时初始化？默认容量和扩容阈值是多少？
03-08
<think>嗯，用户问的是HashMap的table数组什么时候初始化，默认容量和扩容阈值是多少。这个问题看起来是关于Java集合框架的基础知识，但作为新手可能需要详细解释。 首先，table数组的初始化时机。我记得在HashMap中，table是懒加载的，也就是说在创建HashMap对象的时候不会立即初始化数组。用户可能知道构造方法，但可能不清楚具体初始化的触发条件。应该是在第一次put操作的时候才会真正初始化数组，这样可以节省内存，特别是如果创建了HashMap但从未使用的话。不过需要确认具体版本是否有变化，比如在JDK8中的实现是否如此。 接下来是默认容量。通常HashMap的默认初始容量是16，但需要确认是否是用户提到的JDK版本是否有变化。比如在OpenJDK的不同版本中是否有调整，不过根据常见知识，默认容量确实是16。用户可能容易混淆初始容量和实际table数组的大小，比如容量总是2的幂次方，所以即使构造时指定了其他数值，也会被调整为最近的2的幂次方。 然后是扩容阈值，也就是加载因子乘以当前容量。默认加载因子是0.75，所以默认情况下，当元素数量达到16*0.75=12的时候，就会触发扩容。但需要指出扩容阈值在初始化的时候可能不是直接计算的，比如在构造HashMap时，如果指定了初始容量，实际会根据tableSizeFor方法计算出最近的2的幂次方，然后计算阈值。但默认情况下，初始容量是16，所以阈值是12。 用户可能还会好奇为什么选择0.75作为加载因子，这时候可能需要简单解释一下时间和空间的权衡，加载因子过高会导致哈希冲突增多，查找时间增加；过低则会导致频繁扩容，占用更多内存。0.75是一个经验值，平衡了这两种情况。 另外，在初始化的过程中，table数组的创建时机可能涉及到resize()方法。第一次put的时候会检查table是否为null或者长度为0，然后调用resize()方法进行初始化。这时候初始容量会被设置为默认的16，阈值是12。之后每次扩容，容量会翻倍，阈值也会相应更新为新的容量乘以加载因子。 还需要注意，当用户通过构造函数指定了初始容量时，比如new HashMap(10)，实际初始容量会被调整为16（因为大于10的最近的2的幂次方是16），而阈值则是16*0.75=12。这时候第一次put时才会创建长度为16的数组。 用户可能存在的误区是认为构造HashMap时指定的初始容量就是实际数组的大小，但实际上需要通过tableSizeFor方法进行调整，确保是2的幂次方。这一点需要明确说明，避免误解。 总结一下，回答需要涵盖三点：初始化时机（首次put时）、默认容量（16）、扩容阈值（默认12），以及相关机制如加载因子和容量调整。同时要指出不同构造方法下的处理方式，帮助用户全面理解。</think>`HashMap` 的 `table` 数组初始化和容量规则是理解其底层实现的关键，以下是详细说明： --- ### 一、`table` 数组初始化时机 1. **延迟初始化**（Lazy Initialization） - **触发条件**：首次调用 `put()`、`putAll()` 或 `computeIfAbsent()` 等写入操作时，才会真正初始化 `table` 数组。 - **目的**：避免创建 `HashMap` 后未使用时浪费内存（例如仅声明 `new HashMap<>()` 但未添加元素）。 --- ### 二、默认容量与扩容阈值 #### 1. **默认容量** - **默认值**：`16`（若未显式指定容量）。 - **规则**：容量始终是 **2 的幂次方**（例如指定容量为 10 时，实际会调整为 `16`）。 #### 2. **默认加载因子（Load Factor）** - **默认值**：`0.75`（时间和空间的权衡值，控制哈希冲突和扩容频率的平衡）。 #### 3. **默认扩容阈值** - **计算公式**：`容量 × 加载因子`。 - **初始阈值**：`16 × 0.75 = 12`（当元素数量超过此值时触发扩容）。 --- ### 三、构造方法的行为 #### 1. **无参构造方法** ```java public HashMap() { this.loadFactor = 0.75f; // 默认加载因子，其他字段暂未初始化 } ``` - **初始状态**：`table = null`, `threshold = 0`（实际阈值在首次扩容时计算为 `12`）。 #### 2. **指定容量的构造方法** ```java public HashMap(int initialCapacity) { this(initialCapacity, 0.75f); } ``` - **内部处理**：通过 `tableSizeFor()` 方法将容量调整为最近的 **2 的幂次方**（例如输入 `10` → 实际容量 `16`）。 --- ### 四、首次扩容流程（以 `new HashMap<>()` 为例） 1. **首次调用 `put()`** - 检查 `table == null || table.length == 0`，触发 `resize()` 初始化。 2. **初始化 `table`** - 容量设为默认 `16`，阈值设为 `12`。 3. **后续扩容** - 容量翻倍（`16 → 32 → 64…`），阈值同步更新（`新容量 × 0.75`）。 --- ### 五、示例验证 ```java HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>(); // table=null, threshold=0 map.put("a", 1); // 触发resize() → table[16], threshold=12 ``` --- ### 六、核心设计思想 - **延迟初始化**：优化内存占用，避免空集合浪费空间。 - **2 的幂次方容量**：通过位运算 `(n - 1) & hash` 快速定位桶下标，替代取模运算。 - **动态扩容**：平衡哈希冲突概率和内存开销。 --- 通过理解这些机制，可以更好地优化 `HashMap` 的使用（例如预分配合理容量减少扩容次数）。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值