HashMap容量和负载因子

引自：https://blog.csdn.net/ye17186/article/details/88876417

HashMap底层数据结构是数组+链表，JDK1.8中还引入了红黑树，当链表长度超过8个时，会将链表转成红黑树，以提升其查找性能。那么，给出一个节点，HashMap是如何确定这个节点应该放在具体哪个位置呢？（以JDK1.8为例）

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    // HashMap没有被初始化，则先进行初始化
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    // 节点所在index = (n - 1) & hash，该位置没有数据，则直接将新节点放在数组的index位置上
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else { // index上已经有节点了
        Node<K,V> e; K k;
        // 如果新key与原来的key一样，则e指向原节点p（后面会用新value替换e所指向的value）
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) 
            e = p;
        // 如果该节点是树节点，则采用树的插入算法，插入新节点
        else if (p instanceof HashMap.TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else { // 该节点是链表节点
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                // 将新节点插入到index所在链表的末端
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    // 链表节点超过8个，则进行链表转树处理
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                // 同样的，如果key已经存在的话，则不进行插入操作，而是后面进行value替换
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        // e != null的情况，就是key已经存在了，这里统一进行了新值value，替换旧值e.value的操作
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    // 插入后数组size 大于阈值的话，需要进行扩容
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

看源码，节点落在数组中的index = （数组长度 - 1） & key的hashcode，如果该index上没有数据，则直接插到该index上，如果节点已经有数据了，则把新节点插入该index对应的链表中（如果链表节点大于8个，会进行链表转树，之后的插入算法就变成了树的插入算法）。

每次put之后，会检测一下是否需要扩容，size超过了 总容量 * 负载因子，则会扩容。默认情况下，16 * 0.75 = 12个。

1、为什么初始容量是16

当容量为2的幂时，上述n -1 对应的二进制数全为1，这样才能保证它和key的hashcode做&运算后，能够均匀分布，这样才能减少hash碰撞的次数。至于默认值为什么是16，而不是2 、4、8，或者32、64、1024等，我想应该就是个折中处理，过小会导致放不下几个元素，就要进行扩容了，而扩容是一个很消耗性能的操作。取值过大的话，无疑会浪费更多的内存空间。因此在日常开发中，如果可以预估HashMap会存入节点的数量，则应该在初始化时，指定其容量。

2、为什么负载因子是0.75

也是一个综合考虑，如果设置过小，HashMap每put少量的数据，都要进行一次扩容，而扩容操作会消耗大量的性能。如果设置过大的话，如果设成1，容量还是16，假设现在数组上已经占用的15个，再要put数据进来，计算数组index时，发生hash碰撞的概率将达到15/16，这违背的HashMap减少hash碰撞的原则。