JAVA编程习惯之HashMap初始化时设置其容量大小

HashMap是我们常用的一个Map的实现类，它是以key-value键值对的方式储存数据，并且是无序的。
HashMap的几个概念：

概念	获取方式	作用
table	table(变量不公开，反射获取)	存储键值对的链表结构
capacity	capacity() (方法不公开，反射获取)	HashMap的总容量，也就是table的长度
threshold	threshold (变量不公开，反射获取)	阈值，当已使用大小超过这个值的时候，会扩展HashMap的总容量
load factor	loadFactor(变量不公开，反射获取)	加载因子，总容量*加载因子=阈值，默认是0.75
size	size()	HashMap已使用容量大小

1. 初始化

1.初始化时不设置容量大小

public HashMap() {
  this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}

只会加载默认负载因子

2.初始化时设置容量大小

public HashMap(int initialCapacity) {
    this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
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);
}
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;
}

当初始化传入一个数字a的时候，HashMap会找出第一个大于等于a的2n次幂数，然后赋值给阈值。例如，如果a大于8小于等于16，那么阈值都是16。注意：此时table是空的，还没有初始化，获取capacity会返回阈值。

final int capacity() {
    return (table != null) ? table.length :
        (threshold > 0) ? threshold :
        DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
}

从这里我们可以看出

1. 初始化时不设置容量，只初始化负载因子，容量，阈值，table均不初始化。
2. 初始化时设置容量，会初始化负载因子和阈值，容量和table均不初始化。

2. put方法和resize方法

从初始化的代码可以看出，在初始化时，是不会初始化table的。table的初始化是放在了put操作中。

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
    Node[] tab; Node p; int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node e; K k;
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

在put方法中有两种情况会进入resize()方法：
1.table没有初始化或者容量为0时
2.table已使用容量超过阈值

final Node[] resize() {
    Node[] 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; // double threshold
    }
    else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
        newCap = oldThr;
    else {               // zero initial threshold signifies using defaults
        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    }
    if (newThr == 0) {
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    threshold = newThr;
    @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
    table = newTab;
    if (oldTab != null) {
        for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
            Node e;
            if ((e = oldTab[j]) != null) {
                oldTab[j] = null;
                if (e.next == null)
                    newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                else if (e instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                else { // preserve order
                    Node loHead = null, loTail = null;
                    Node hiHead = null, hiTail = null;
                    Node next;
                    do {
                        next = e.next;
                        if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                            if (loTail == null)
                                loHead = e;
                            else
                                loTail.next = e;
                            loTail = e;
                        }
                        else {
                            if (hiTail == null)
                                hiHead = e;
                            else
                                hiTail.next = e;
                            hiTail = e;
                        }
                    } while ((e = next) != null);
                    if (loTail != null) {
                        loTail.next = null;
                        newTab[j] = loHead;
                    }
                    if (hiTail != null) {
                        hiTail.next = null;
                        newTab[j + oldCap] = hiHead;
                    }
                }
            }
        }
    }
    return newTab;
}

resize()方法中有三个分支：

1. 旧容量不为0时，新容量更改为旧容量的2倍
2. 旧容量为0，但是旧阈值不为0时，新容量等于旧阈值
3. 旧容量和旧阈值都为0，新容量为默认的16，新阈值为默认的16*0.75=12

3.总结

从上面可以看出，如果我们初始化时，设置其刚好够用的容量，也就是使用量（size()的值）不超过容量*0.75，会有下面两个优点：

1. 如果我们需要放置的键值对不超过6，那么我们可以将我们的容量设置小一点，这样就节省空间
2. 节省超过阈值触发resize()方法所消耗的性能