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:
  • 浏览:0

// 预计存入 1w 条数据,初始化赋值 1000,除理 resize。
HashMap<String,String> map = new HashMap<>(1000)
// for (int i = 0; i < 1000; i++)

Java 集合的扩容

HashMap 否是亲戚亲戚大伙最常用的集合之一,我觉得对于 Android 开发者,Google 官方推荐了更省内存的 SparseArray 和 ArrayMap,因此 HashMap 依然是最常用的。

亲戚亲戚大伙通过 HashMap 来存储 Key-Value 太久 太久 键值对形式的数据,其实物通过哈希表,让存取传输速率最好时须要达到 O(1),而又因此因此处在的 Hash 冲突,引入了链表和红黑树的形态,让传输速率最差也差不过 O(logn)。

整体来说,HashMap 作为一款工业级的哈希表形态,传输速率还是有保障的。

编程语言提供的集合类,我觉得底层还是基于数组、链表太久 太久 最基本的数据形态,因此和亲戚亲戚大伙直接使用数组不同,集合在容量不足英文时,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,是太久 太久 「较重」的操作。那因此太久可不可不可不上能提前取舍集合将要存储的数据量范围,就须要通过构造土最好的办法,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題,因此使用 HashMap,当初始化是构造函数指定 1w 时,后续亲戚亲戚大伙立即存入 1w 条数据,否是符合与其太久触发扩容呢?

在分析太久 太久 问題前,原本们先来看看,HashMap 初始化时,指定初始容量值都做了太久 太久 ?

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,提供了有另另一个指定初始容量的构造土最好的办法 HashMap(int initialCapacity),太久 太久 土最好的办法最终会调用到 HashMap 原本构造土最好的办法,其中的参数 loadFactor 太久 太久 太久 太久 我默认值 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 太久 太久 太久 太久 我用来存储,触发 HashMap 扩容的阈值,却说要 太久 太久 太久 我说,当 HashMap 存储的数据量达到 threshold 时,就会触发扩容。

从构造土最好的办法的逻辑须要看出,HashMap 并都在直接使用实物传递进来的 initialCapacity,太久 太久 太久 太久 我经过了 tableSizeFor() 土最好的办法的除理,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() 土最好的办法中,通过逐步位运算,就须要让返回值,保持在 2 的 N 次幂。以方便在扩容的很久,快速计算数据在扩容后的新表中的位置。

没有 当亲戚亲戚大伙从实物传递进来 1w 时,实际上经过 tableSizeFor() 土最好的办法除理很久,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)。

太久 太久 场景下,用来存放 1w 条数据,绰绰有余了,并太久触发亲戚亲戚大伙猜想的扩容。

HashMap 的 table 初始化

当亲戚亲戚大伙把初始容量,调整到 100 时,情况又不一样了,情况具体分析。

再回到 HashMap 的构造土最好的办法,threshold 为扩容的阈值,在构造土最好的办法中由 tableSizeFor() 土最好的办法调整后直接赋值,太久 太久 太久 太久 在构造 HashMap 时,因此传递 100,threshold 调整后的值我觉得是 1024,但 HashMap 并不直接使用它。

仔细想想就会知道,初始化时决定了 threshold 值,但其装载因子(loadFactor)并没有 参与运算,那在底下具体逻辑的很久,HashMap 是怎么除理的呢?

在 HashMap 中,所有的数据,都在通过成员变量 table 数组来存储的,在 JDK 1.7 和 1.8 中我觉得 table 的类型有所不同,因此数组太久 太久 基本形态并没有 变化。没有 table、threshold、loadFactor 三者之间的关系,太久 太久 太久 太久 我:

table.size == threshold * loadFactor

那太久 太久 table 是在太久 太久 很久初始化的呢?这就要说会到亲戚亲戚大伙时不时在回避的问題,HashMap 的扩容。

在 HashMap 中,动态扩容的逻辑在 resize() 土最好的办法中。太久 太久 土最好的办法不仅仅承担了 table 的扩容,它还承担了 table 的初始化。

当亲戚亲戚大伙首次调用 HashMap 的 put() 土最好的办法存数据时,因此发现 table 为 null,则会调用 resize() 去初始化 table,具体逻辑在 putVal() 土最好的办法中。

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() 土最好的办法中,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。

因此 resize() 还糅合了动态扩容的逻辑,太久 太久 太久 太久 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,太久 太久 太久 太久 处在旧和新两组数据。

当亲戚亲戚大伙指定了初始容量,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,却说要 太久 太久 太久 我新创建的 table 会是亲戚亲戚大伙构造的 HashMap 时指定的容量值。

以还会进入代码 的逻辑,其中就通过装载因子(loadFactor)调整了新的阈值(newThr),当然这里也做了太久 太久 限制须要让 newThr 在有另另一个合法的范围内。

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,我觉得亲戚亲戚大伙在初始化时,传递进来的 initialCapacity 我觉得被赋值给 threshold,因此它实际是 table 的尺寸,因此最终会通过 loadFactor 重新调整 threshold

没有 回到很久的问題都在答案了,我觉得 HashMap 初始容量指定为 100,因此它太久 太久 太久 太久 我表示 table 数组为 100,扩容的重要土最好的办法扩容阈值会在 resize() 中调整为 768(1024 * 0.75)。

它是不足英文以承载 100 条数据的,最终在存够 1k 条数据很久,都会触发一次动态扩容。

通常在初始化 HashMap 时,初始容量都在根据业务来的,而太久是有另另一个固定值,为此亲戚亲戚大伙须要有有另另一个特殊除理的土最好的办法,太久 太久 太久 太久 我将预期的初始容量,再除以 HashMap 的装载因子,默认时太久 太久 太久 太久 我除以 0.75。

类似于于要我 用 HashMap 存放 1k 条数据,应该设置 100 / 0.75,实际传递进去的值是 1333,然都会被 tableSizeFor() 土最好的办法调整到 2048,足够存储数据而太久触发扩容。

当想用 HashMap 存放 1w 条数据时,依然设置 1000 / 0.75,实际传递进去的值是 13333,会被调整到 16384,和亲戚亲戚大伙直接传递 1000 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,应该怎么科学的计算,本质上你传递进去的值因此并无法直接存储没有 多数据,会有有另另一个动态调整的过程。其中就须要将亲戚亲戚大伙预期的值进行放大,比较科学的太久 太久 太久 太久 我土最好的办法装载因子进行放大。

最后亲戚亲戚大伙再总结一下:

  1. HashMap 构造土最好的办法传递的 initialCapacity,我觉得在除理后被存入了 loadFactor 中,但它实际表示 table 的容量。
  2. 构造土最好的办法传递的 initialCapacity,最终会被 tableSizeFor() 土最好的办法动态调整为 2 的 N 次幂,以方便在扩容的很久,计算数据在 newTable 中的位置。
  3. 因此设置了 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. 因此亲戚亲戚大伙预先知道 HashMap 数据量范围,须要预设 HashMap 的容量值来提升传输速率,因此须要注意要考虑装载因子的影响,不可不可不可不上能保证太久触发预期之外的动态扩容。

HashMap 作为 Java 最常用的集合之一,市面上优秀的文章太久 太久 太久 太久 ,因此很少一帮人从初始容量的宽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。我觉得不少人也搞不清楚,在设置 HashMap 初始容量时,否是应该考虑装载因子,才有了此文。

因此本文对你有所帮助,留言、转发、点好看是最大的支持,谢谢!


公众号后台回复成长『成长』,因此得到我准备的学习资料,不可不可不可不上能回复『加群』,一块儿学习进步。