Java集合优化

容量设置相关的优化，对于数组类型的集合如何预先设置的容量不够了，就需要扩容。因为数组必须要一整块连续的内存，合理性推测=>它后面的内存如果被占用则不能直接就在后面加东西，就需要重新申请一块内存，如果没被占用，那就运气好，可以直接其后面增加（C语言里面有的realloc函数）。如果是不够重新申请一整块更大的内存，就需要把现在的数据拷贝到新的那块内存里面去，并且还要回收原来的数组内存，这样消耗是很大的，尤其大数组。所以对于数组集合，一般能够预先估计大小的，并且后续添加时间间隔不就的，都预先设置好大小。
看看Java里面各种集合的内存分配策略吧

StringBuilder
StringBuilder也算到集合一起吧。关于StringBuilder容量的，从源码中可以看到，
StringBuilder设置的默认容量是16.
StringBuilder的append会调用到AbstractStringBuilder的append方法，
然后经过ensureCapacity调用到expandCapacity方法，在里面确定容量，其中参数是append之后需要的长度

 /**
     * This implements the expansion semantics of ensureCapacity with no
     * size check or synchronization.
     */
    void expandCapacity(int minimumCapacity) {
        int newCapacity = value.length * 2 + 2;
        if (newCapacity - minimumCapacity < 0)
            newCapacity = minimumCapacity;
        if (newCapacity < 0) {
            if (minimumCapacity < 0) // overflow
                throw new OutOfMemoryError();
            newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
        }
        value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
    }

从中可以看到，容量增加的策略是在原来容量的基础上 * 2 +2 ，如果还是比需要的容量少，就设置为需要的容量。

对于ArrayList，在Java 7上它的初始默认大小是10，扩容策略是增加1.5倍，具体的代码就不贴了。

HashMap
HashMap的具体实现很复杂，值得探究，这儿简述其原理，在Java 8 上，HashMap的结构为数组 + （链表 + 红黑树）的结构，如下图所示：

元素放入的过程是，放入元素时，通过hash值取模，得到地址，将元素放到改地址，如果该地址已经有数据（发生冲突），就放到链表后面，如果链表超长（大于8），就改为红黑树存储，如果超过最大容量，就扩容。其中碰撞概率主要取决于容量和hash算法。

其中默认数组长度为16，默认负载因子是0.75。最大容量 = 内部数组长度 * 负载因子，即threshold = length * Load factor。扩容过程是原来的长度 * 2，超过int的最值不能在扩容时就取int的最值。
关于HashMap中的几个点：
1、其中的数组，即用来取余的长度是取的2的幂，不是一般的hash理论中的素数，因为这样利于后面计算上的各种优化。
2、采用红黑树应该是有利于那种自定义hash函数冲突大的情况，一般Java自带的hash函数其实是不会那么大冲突的。
3、Java 8还优化了resize过程，因为发现了一个位运算的规律，对于取余运算又一个规律，若 m1 = x % n 与 m2 = x % 2n, m2 = m1或者n + m1. 而又通过位运算发现当扩容2倍后，重新用hash去对map的size取余，显然满足这个规律。并且还有一个东西，m2 = m1还是m2与n的最高位是0还是1有关，并且hash对应于n的最高位的值是随机的，所以不用担心重复。根据这个规律优化了resize过程中，Hash数组上一个链表的重新放置的过程，因为重新放置的位置只有两种可能，所以不用再把链表中的节点一个一个取出来再放，只需要遍历整个链表，根据上面规律分成两个链表，分别插到对应位置即可，并且这样不会像以前的头插法那样倒序一遍。
4、Java中的HashMap是要追求最优性能的，因为jdk可是要用到很广要求很高的场景中的。里面采用了各种极限性能优化，各种位运算等。比如hash取余确定位置就是用的 hash & (n -1)