【Java集合】聊聊Hashmap的哈希函数、扩容、树化

news2024/11/15 13:27:30

哈希函数

hashmap是开发中常用的一个集合，除了一些基本的属性、put、get等流程，本篇文章主要介绍下哈希函数、扩容、树化的一些细节。
而hash函数就是hashmap的重中之重。

    static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }
  
    int index = hash(key) & (n - 1)

从上述的code中，可以看出hash的整体流程，就是获取key的hashcode值给h，然后h 进行右移 16位，在进行异或操作（相同为0，不同为1），因为计算的hashcode值比较大，所以需要在对数组(n-1) 进行取对应的下表，取模操作比较耗时，所以才使用位运算。

在这里插入图片描述
为什么不直接使用 hashcode直接返回？
那么既然key的hashcode是一个随机数，为什么不直接返回呢，而是要进行异或操作 h ^ (h >>> 16) ，因为一般来说hashmap的长度不会很长，如果直接返回，高位其实没有参与到运算中，会导致计算出的不够均匀。

**为什么 h& (n - 1) **
hashmap中table数组的大小是2的幂次方。比如 2^4 减1之后其实就是 1111 跟h& 相当于求模运算。

扩容机制

当我们存储数据的使用，一般除非特别指定会设置一定的容量，否则，当添加的元素超过一定的阈值就会进行扩容，有扩容就对应有缩容。

装载因子

具体扩容是根据table数组的大小和装载因子决定的，当元素个数超过 n * loadFactor 就会触发扩容。
lodFactory 默认是0.75 ，table数组默认大小是16。当元素超过12之后就会触发扩容。

    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);
    }

/**
     * Returns a power of two size for the given target capacity.
     */
    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;
    }

从上述的源码中，可以看到其实在设置指定长度的时候，其实就按照2的次幂进行分配。如果不是的化，那么tableSizeFor就会转换比initialCapacity大的第一个2的幂次方数。
在这里插入图片描述
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
细心的同学可能发现了，这个计算之后的容量是直接赋值给了threshold。而这个tableSizeFor(initialCapacity); 是数组的大小，threshold是触发扩容的阈值。
那是因为new hashMap的时候，并没有开始创建table数组，而是在put元素的时候，才会进行初始化。
在这里插入图片描述