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面试官:"准备用HashMap存1w条数据,构造时传10000还会触发扩容吗?"

时间:2020-01-05 03:33:53 出处:大发快三_快三回血_大发快三回血

// 预计存入 1w 条数据,初始化赋值 300,避免 resize。
HashMap<String,String> map = new HashMap<>(300)
// for (int i = 0; i < 300; i++)

Java 集合的扩容

HashMap 否是让我们最常用的集合之一,随便说说对于 Android 开发者,Google 官方推荐了更省内存的 SparseArray 和 ArrayMap,如果 HashMap 依然是最常用的。

让我们通过 HashMap 来存储 Key-Value 一种生活键值对形式的数据,其组织组织结构通过哈希表,让存取强度最好时还可不都上能达到 O(1),而又可能可能位于的 Hash 冲突,引入了链表和红黑树的型态,让强度最差也差不过 O(logn)。

整体来说,HashMap 作为一款工业级的哈希表型态,强度还是有保障的。

编程语言提供的集合类,随便说说底层还是基于数组、链表一种生活最基本的数据型态,如果和让我们直接使用数组不同,集合在容量不足时,会触发动态扩容来保证有足够的空间存储数据

动态扩容,涉及到数据的拷贝,是一种生活「较重」的操作。那可里促使提前选择集合将要存储的数据量范围,就还可不都上能通过构造土法子,指定集合的初始容量,来保证接下来的操作中,不至于触发动态扩容。

这就引入了本文开篇的问题,可能使用 HashMap,当初始化是构造函数指定 1w 时,后续让我们立即存入 1w 条数据,否是符合与其我不要 触发扩容呢?

在分析一种生活问题前,从前们先来看看,HashMap 初始化时,指定初始容量值都做了那些?

PS:本文所涉及代码,均以 JDK 1.8 中 HashMap 的源码举例。

HashMap 的初始化

在 HashMap 中,提供了有俩个 指定初始容量的构造土法子 HashMap(int initialCapacity),一种生活土法子最终会调用到 HashMap 从前构造土法子,其中的参数 loadFactor 统统默认值 0.75f。

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);
}

其中的成员变量 threshold 统统用来存储,触发 HashMap 扩容的阈值,也统统说,当 HashMap 存储的数据量达到 threshold 时,就会触发扩容。

从构造土法子的逻辑还可不都上能看出,HashMap 并都不 直接使用组织组织结构传递进来的 initialCapacity,统统经过了 tableSizeFor() 土法子的避免,再赋值到 threshole 上。

static final int tableSizeFor(int cap) {
  int n = cap - 1;
  n |= n >>> 1;
  n |= n >>> 2;
  n |= n >>> 4;
  n |= n >>> 8;
  n |= n >>> 16;
  return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}

tableSizeFor() 土法子中,通过逐步位运算,就还可不都上能让返回值,保持在 2 的 N 次幂。以方便在扩容的如果 ,快速计算数据在扩容后的新表中的位置。

如此让让我们从组织组织结构传递进来 1w 时,实际上经过 tableSizeFor() 土法子避免如果 ,就会变成 2 的 14 次幂 16384,再算上负载因子 0.75f,实际在不触发扩容的前提下,可存储的数据容量是 12288(16384 * 0.75f)。

一种生活场景下,用来存放 1w 条数据,绰绰有余了,无须会触发让我们猜想的扩容。

HashMap 的 table 初始化

让让我们把初始容量,调整到 30 时,情况表又不一样了,情况表表具体分析。

再回到 HashMap 的构造土法子,threshold 为扩容的阈值,在构造土法子中由 tableSizeFor() 土法子调整后直接赋值,统统在构造 HashMap 时,可能传递 30,threshold 调整后的值随便说说是 1024,但 HashMap 无须直接使用它。

仔细想想就会知道,初始化时决定了 threshold 值,但其装载因子(loadFactor)并如此参与运算,那在上端具体逻辑的如果 ,HashMap 是咋样避免的呢?

在 HashMap 中,所有的数据,都不 通过成员变量 table 数组来存储的,在 JDK 1.7 和 1.8 中随便说说 table 的类型有所不同,如果数组一种生活基本型态并如此变化。如此 table、threshold、loadFactor 三者之间的关系,统统:

table.size == threshold * loadFactor

那一种生活 table 是在那些如果 初始化的呢?这就要说会到让我们一个劲 在回避的问题,HashMap 的扩容。

在 HashMap 中,动态扩容的逻辑在 resize() 土法子中。一种生活土法子不仅仅承担了 table 的扩容,它还承担了 table 的初始化。

让让我们首次调用 HashMap 的 put() 土法子存数据时,可能发现 table 为 null,则会调用 resize() 去初始化 table,具体逻辑在 putVal() 土法子中。

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
    n = (tab = resize()).length; // 调用 resize()
    // ...
}

resize() 土法子中,调整了最终 threshold 值,以及完成了 table 的初始化。

final Node<K,V>[] resize() {
    Node<K,V>[] oldTab = table;
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    int oldThr = threshold;
    int newCap, newThr = 0;
    if (oldCap > 0) {
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return oldTab;
        }
        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                 oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
            newThr = oldThr << 1; 
    }
    else if (oldThr > 0) 
        newCap = oldThr; // ①
    else {               
        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    }
    if (newThr == 0) {
        // ②
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    threshold = newThr; // ③
    Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
    table = newTab; // ④
    // ....
}

注意看代码中的注释标记。

可能 resize() 还糅合了动态扩容的逻辑,统统我将初始化 table 的逻辑用注释标记出来了。其中 xxxCap 和 xxxThr 分别对应了 table 的容量和动态扩容的阈值,统统位于旧和新两组数据。

让让我们指定了初始容量,且 table 未被初始化时,oldThr 就不为 0,则会走到代码 的逻辑。在其中将 newCap 赋值为 oldThr,也统统新创建的 table 会是让我们构造的 HashMap 时指定的容量值。

如果 会进入代码 的逻辑,其中就通过装载因子(loadFactor)调整了新的阈值(newThr),当然这里也做了有些限制必须让 newThr 在有俩个 合法的范围内。

在代码 中,将使用 loadFactor 调整后的阈值,重新保存到 threshold 中。并通过 newCap 创建新的数组,将其指定到 table 上,完成 table 的初始化(代码 )。

到这里也就清楚了,随便说说让我们在初始化时,传递进来的 initialCapacity 随便说说被赋值给 threshold,如果它实际是 table 的尺寸,如果最终会通过 loadFactor 重新调整 threshold

如此回到如果 的问题都不 答案了,随便说说 HashMap 初始容量指定为 30,如果它统统表示 table 数组为 30,扩容的重要土法子扩容阈值会在 resize() 中调整为 768(1024 * 0.75)。

它是不足以承载 30 条数据的,最终在存够 1k 条数据如果 ,后会触发一次动态扩容。

通常在初始化 HashMap 时,初始容量都不 根据业务来的,而我不要 是有俩个 固定值,为此让我们必须有有俩个 特殊避免的土法子,统统将预期的初始容量,再除以 HashMap 的装载因子,默认时统统除以 0.75。

之类你要用 HashMap 存放 1k 条数据,应该设置 30 / 0.75,实际传递进去的值是 1333,如果会被 tableSizeFor() 土法子调整到 2048,足够存储数据而我不要 触发扩容。

当想用 HashMap 存放 1w 条数据时,依然设置 300 / 0.75,实际传递进去的值是 13333,会被调整到 16384,和让我们直接传递 300 效果是一样的。

小结时刻

到这里,就了解清楚了 HashMap 的初始容量,应该咋样科学的计算,本质上你传递进去的值可能并无法直接存储如此多数据,会有有俩个 动态调整的过程。其中就必须将让我们预期的值进行放大,比较科学的统统土法子装载因子进行放大。

最后让我们再总结一下:

  1. HashMap 构造土法子传递的 initialCapacity,着随便说说避免后被存入了 loadFactor 中,但它实际表示 table 的容量。
  2. 构造土法子传递的 initialCapacity,最终会被 tableSizeFor() 土法子动态调整为 2 的 N 次幂,以方便在扩容的如果 ,计算数据在 newTable 中的位置。
  3. 可能设置了 table 的初始容量,会在初始化 table 时,将扩容阈值 threshold 重新调整为 table.size * loadFactor。
  4. HashMap 否是扩容,由 threshold 决定,而 threshold 又由初始容量和 loadFactor 决定。
  5. 可能让我们预先知道 HashMap 数据量范围,还可不都上能预设 HashMap 的容量值来提升强度,如果必须注意要考虑装载因子的影响,不能保证我不要 触发预期之外的动态扩容。

HashMap 作为 Java 最常用的集合之一,市面上优秀的文章统统,如果很少人们从初始容量的角度来分析其中的逻辑,而初始容量又是集合中比较实际的优化点。随便说说不少人也搞不清楚,在设置 HashMap 初始容量时,否是应该考虑装载因子,才有了此文。

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