HashMap中初始化大小为什么是16？ 为什么链表的长度为8是变成红黑树？为什么为6时又变成链表？

一  HashMap中初始化大小为什么是16?

    首先我们看hashMap的源码可知当新put一个数据时会进行计算位于table数组(也称为桶)中的下标：

    int index =key.hashCode()&(length-1);

    hahmap每次扩容都是以 2的整数次幂进行扩容

 比如： 

十进制:11 0001 0010 0110 0010

二进制:201314

假设初始化大小为16

15转化为二进制: 1111

index : 11 0001 0010 0110 0010 & 1111 =0010  为 3 

假设初始化大小为10

10转化为二进制: 1010

index: 11 0001 0010 0110 0010 & 1010=0010  为 3

因为是将二进制进行按位于，(16-1) 是 1111,末位是1，这样也能保证计算后的index既可以是奇数也可以是偶数，并且只要传进来的key足够分散，均匀那么按位于的时候获得的index就会减少重复，这样也就减少了hash的碰撞以及hashMap的查询效率。

那么到了这里你也许会问？ 那么就然16可以，是不是只要是2的整数次幂就可以呢？

答案是肯定的。那为什么不是8,4呢？ 因为是8或者4的话很容易导致map扩容影响性能，如果分配的太大的话又会浪费资源，所以就使用16作为初始大小

总结： 1 减少hash碰撞

             2 提高map查询效率

            3 分配过小防止频繁扩容

            4 分配过大浪费资源

二  为什么链表的长度为8是变成红黑树？为什么为6时又变成链表？

   因为，大部分的文章都是分析链表是怎么转换成红黑树的，但是并没有说明为什么当链表长度为8的时候才做转换动作。本人       第 一反应也是一样，只能初略的猜测是因为时间和空间的权衡

     首先当链表长度为6时 查询的平均长度为 n/2=3

      红黑树为 log(6)=2.6

     为8时 ：  链表  8/2=4

                   红黑树   log(8)=3

  根据两者的函数图也可以知道随着bin中的数量越多那么红黑树花的时间远远比链表少，所以我觉得这也是原因之一。为7的时候两者应该是 链表花的时间小于红黑树的，但是为什么不是在7的时候转成链表呢，我觉得可能是因为把7当做一个链表和红黑树的过渡点。

事实上真的是因为考虑到时间复杂度所以才把是在8的时候进行转成红黑树吗？其实这并不是真正的原因

至于为什么阈值是8，我想，去源码中找寻答案应该是最可靠的途径。

8这个阈值定义在HashMap中，如下所示，这段注释只说明了8是bin（bin就是bucket，即HashMap中hashCode值一样的元素保存的地方）从链表转成树的阈值，但是并没有说明为什么是8：

/**
 * The bin count threshold for using a tree rather than list for a
 * bin.  Bins are converted to trees when adding an element to a
 * bin with at least this many nodes. The value must be greater
 * than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in
 * tree removal about conversion back to plain bins upon shrinkage.
 */
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
我们继续往下看，在HashMap中有一段Implementation notes，笔者摘录了几段重要的描述，第一段如下所示，大概含义是当bin变得很大的时候，就会被转换成TreeNodes中的bin，其结构和TreeMap相似，也就是红黑树：

This map usually acts as a binned (bucketed) hash table, but
when bins get too large, they are transformed into bins of TreeNodes,
each structured similarly to those in java.util.TreeMap
继续往下看，TreeNodes占用空间是普通Nodes的两倍，所以只有当bin包含足够多的节点时才会转成TreeNodes，而是否足够多就是由TREEIFY_THRESHOLD的值决定的。当bin中节点数变少时，又会转成普通的bin。并且我们查看源码的时候发现，链表长度达到8就转成红黑树，当长度降到6就转成普通bin。

这样就解析了为什么不是一开始就将其转换为TreeNodes，而是需要一定节点数才转为TreeNodes，说白了就是trade-off，空间和时间的权衡：

Because TreeNodes are about twice the size of regular nodes, we
use them only when bins contain enough nodes to warrant use
(see TREEIFY_THRESHOLD). And when they become too small (due to
removal or resizing) they are converted back to plain bins.  In
usages with well-distributed user hashCodes, tree bins are
rarely used.  Ideally, under random hashCodes, the frequency of
nodes in bins follows a Poisson distribution
(http://en.wikipedia.org/wiki/Poisson_distribution) with a
parameter of about 0.5 on average for the default resizing
threshold of 0.75, although with a large variance because of
resizing granularity. Ignoring variance, the expected
occurrences of list size k are (exp(-0.5)*pow(0.5, k)/factorial(k)). 
The first values are:
0:    0.60653066
1:    0.30326533
2:    0.07581633
3:    0.01263606
4:    0.00157952
5:    0.00015795
6:    0.00001316
7:    0.00000094
8:    0.00000006
more: less than 1 in ten million
这段内容还说到：当hashCode离散性很好的时候，树型bin用到的概率非常小，因为数据均匀分布在每个bin中，几乎不会有bin中链表长度会达到阈值。但是在随机hashCode下，离散性可能会变差，然而JDK又不能阻止用户实现这种不好的hash算法，因此就可能导致不均匀的数据分布。不过理想情况下随机hashCode算法下所有bin中节点的分布频率会遵循泊松分布，我们可以看到，一个bin中链表长度达到8个元素的概率为0.00000006，几乎是不可能事件。

通俗点将就是put进去的key进行计算hashCode时 只要选择计算hash值的算法足够好(hash碰撞率极低)，从而遵循泊松分布，使得桶中挂载的bin的数量等于8的概率非常小，从而转换为红黑树的概率也小，反之则概率大。

所以，之所以选择8，不是拍脑袋决定的，而是根据概率统计决定的。由此可见，发展30年的Java每一项改动和优化都是非常严谨和科学的。
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作者：坑里水库 
来源：优快云 
原文：https://blog.youkuaiyun.com/qq_27409289/article/details/92759730