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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:2019-12-04 14:16:19 出处:幸运快3_快3app娱乐_幸运快3app娱乐

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

Java 集合的扩容

HashMap 不是我门都最常用的集合之一,嘴笨 对于 Android 开发者,Google 官方推荐了更省内存的 SparseArray 和 ArrayMap,很久 HashMap 依然是最常用的。

我门都通过 HashMap 来存储 Key-Value 這個 键值对形式的数据,其结构通过哈希表,让存取速率最好时可不还可以达到 O(1),而又很久很久地处的 Hash 冲突,引入了链表和红黑树的特性,让速率最差也差不过 O(logn)。

整体来说,HashMap 作为一款工业级的哈希表特性,速率还是有保障的。

编程语言提供的集合类,嘴笨 底层还是基于数组、链表這個 最基本的数据特性,很久和我门都直接使用数组不同,集合在容量地处问题时,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,是四种 「较重」的操作。那过上并能提前选折 集合将要存储的数据量范围,就可不还可以通过构造方式,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报告 报告 ,很久使用 HashMap,当初始化是构造函数指定 1w 时,后续我门都立即存入 1w 条数据,不是符合与其太多触发扩容呢?

在分析這個 问题报告 报告 前,原先们先来看看,HashMap 初始化时,指定初始容量值都做了哪此?

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,提供了一个 指定初始容量的构造方式 HashMap(int initialCapacity),這個 方式最终会调用到 HashMap 原先构造方式,其中的参数 loadFactor 什么都默认值 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 什么都用来存储,触发 HashMap 扩容的阈值,也什么都说,当 HashMap 存储的数据量达到 threshold 时,就会触发扩容。

从构造方式的逻辑可不还可以看出,HashMap 从都不 直接使用结构传递进来的 initialCapacity,什么都经过了 tableSizeFor() 方式的处理,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() 方式中,通过逐步位运算,就可不还可以让返回值,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。

那末当我门都从结构传递进来 1w 时,实际上经过 tableSizeFor() 方式处理很久,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)。

這個 场景下,用来存放 1w 条数据,绰绰有余了,从太多触发我门都猜想的扩容。

HashMap 的 table 初始化

当我门都把初始容量,调整到 100 时,情况又不一样了,情况具体分析。

再回到 HashMap 的构造方式,threshold 为扩容的阈值,在构造方式中由 tableSizeFor() 方式调整后直接赋值,什么都在构造 HashMap 时,很久传递 100,threshold 调整后的值嘴笨 是 1024,但 HashMap 从不直接使用它。

仔细想想就会知道,初始化时决定了 threshold 值,但其装载因子(loadFactor)并那末参与运算,那在上边具体逻辑的很久,HashMap 是何如处理的呢?

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 中嘴笨 table 的类型有所不同,很久数组這個 基本特性并那末变化。那末 table、threshold、loadFactor 三者之间的关系,什么都:

table.size == threshold * loadFactor

那這個 table 是在哪此很久初始化的呢?这就要说会到我门都时不时在回避的问题报告 报告 ,HashMap 的扩容。

在 HashMap 中,动态扩容的逻辑在 resize() 方式中。這個 方式不仅仅承担了 table 的扩容,它还承担了 table 的初始化。

当我门都首次调用 HashMap 的 put() 方式存数据时,很久发现 table 为 null,则会调用 resize() 去初始化 table,具体逻辑在 putVal() 方式中。

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() 方式中,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。

很久 resize() 还糅合了动态扩容的逻辑,什么都我将初始化 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,什么都地处旧和新两组数据。

当我门都指定了初始容量,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,也什么都新创建的 table 会是我门都构造的 HashMap 时指定的容量值。

过不会进入代码 的逻辑,其中就通过装载因子(loadFactor)调整了新的阈值(newThr),当然这里也做了或多或少限制都要让 newThr 在一个 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,嘴笨 我门都在初始化时,传递进来的 initialCapacity 嘴笨 被赋值给 threshold,很久它实际是 table 的尺寸,很久最终会通过 loadFactor 重新调整 threshold

那末回到很久的问题报告 报告 都不 答案了,嘴笨 HashMap 初始容量指定为 100,很久它什么都表示 table 数组为 100,扩容的重要方式扩容阈值会在 resize() 中调整为 768(1024 * 0.75)。

它是地处问题以承载 100 条数据的,最终在存够 1k 条数据很久,不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,而太多是一个 固定值,为此我门都都要二个 特殊处理的方式,什么都将预期的初始容量,再除以 HashMap 的装载因子,默认时什么都除以 0.75。

這個要我用 HashMap 存放 1k 条数据,应该设置 100 / 0.75,实际传递进去的值是 1333,很久会被 tableSizeFor() 方式调整到 2048,足够存储数据而太多触发扩容。

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,和我门都直接传递 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,应该何如科学的计算,本质上你传递进去的值很久并无法直接存储那末多数据,会二个 动态调整的过程。其中就都要将我门都预期的值进行放大,比较科学的什么都方式装载因子进行放大。

最后我门都再总结一下:

  1. HashMap 构造方式传递的 initialCapacity,嘴笨 在处理后被存入了 loadFactor 中,但它实际表示 table 的容量。
  2. 构造方式传递的 initialCapacity,最终会被 tableSizeFor() 方式动态调整为 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. 很久设置了 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 不是扩容,由 threshold 决定,而 threshold 又由初始容量和 loadFactor 决定。
  5. 很久我门都预先知道 HashMap 数据量范围,可不还可以预设 HashMap 的容量值来提升速率,很久都要注意要考虑装载因子的影响,并能保证太多触发预期之外的动态扩容。

HashMap 作为 Java 最常用的集合之一,市面上优秀的文章什么都,很久很少有人从初始容量的厚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。嘴笨 不少人也搞不清楚,在设置 HashMap 初始容量时,不是应该考虑装载因子,才有了此文。

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