原文作者：很閒很快樂(lè)

原文地址：HashMap初始容量為什么是2的n次冪及擴(kuò)容為什么是2倍的形式

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HashMap的初始容量都是2的n次冪的形式存在的，而擴(kuò)容也是2倍的原來(lái)的容量進(jìn)行擴(kuò)容，也就是擴(kuò)容后的容量也是2的n次冪的形式存在的，下面就來(lái)說(shuō)明一下為什么是2的n次冪的形式！先來(lái)看一下源碼，也就是向HashMap中添加元素，或者擴(kuò)容時(shí)是怎么存放元素的。

第一個(gè)截圖是向HashMap中添加元素putVal()方法的部分源碼，可以看出，向集合中添加元素時(shí)，會(huì)使用(n - 1) & hash的計(jì)算方法來(lái)得出該元素在集合中的位置；而第二個(gè)截圖是HashMap擴(kuò)容時(shí)調(diào)用resize()方法中的部分源碼，可以看出會(huì)新建一個(gè)tab，然后遍歷舊的tab，將舊的元素進(jìn)過(guò)e.hash & (newCap - 1)的計(jì)算添加進(jìn)新的tab中，也就是(n - 1) & hash的計(jì)算方法，其中n是集合的容量，hash是添加的元素進(jìn)過(guò)hash函數(shù)計(jì)算出來(lái)的hash值。

HashMap的容量為什么是2的n次冪，和這個(gè)(n - 1) & hash的計(jì)算方法有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系，符號(hào)&是按位與的計(jì)算，這是位運(yùn)算，計(jì)算機(jī)能直接運(yùn)算，特別高效，按位與&的計(jì)算方法是，只有當(dāng)對(duì)應(yīng)位置的數(shù)據(jù)都為1時(shí)，運(yùn)算結(jié)果也為1，當(dāng)HashMap的容量是2的n次冪時(shí)，(n-1)的2進(jìn)制也就是1111111***111這樣形式的，這樣與添加元素的hash值進(jìn)行位運(yùn)算時(shí)，能夠充分的散列，使得添加的元素均勻分布在HashMap的每個(gè)位置上，減少hash碰撞，下面舉例進(jìn)行說(shuō)明。

當(dāng)HashMap的容量是16時(shí)，它的二進(jìn)制是10000，(n-1)的二進(jìn)制是01111，與hash值得計(jì)算結(jié)果如下：

上面四種情況我們可以看出，不同的hash值，和(n-1)進(jìn)行位運(yùn)算后，能夠得出不同的值，使得添加的元素能夠均勻分布在集合中不同的位置上，避免hash碰撞。下面就來(lái)看一下HashMap的容量不是2的n次冪的情況，當(dāng)容量為10時(shí)，二進(jìn)制為01010，(n-1)的二進(jìn)制是01001，向里面添加同樣的元素，結(jié)果為：

可以看出，有三個(gè)不同的元素經(jīng)過(guò)&運(yùn)算得出了同樣的結(jié)果，嚴(yán)重的hash碰撞了。

終上所述，HashMap計(jì)算添加元素的位置時(shí)，使用的位運(yùn)算，這是特別高效的運(yùn)算；另外，HashMap的初始容量是2的n次冪，擴(kuò)容也是2倍的形式進(jìn)行擴(kuò)容，是因?yàn)槿萘渴?的n次冪，可以使得添加的元素均勻分布在HashMap中的數(shù)組上，減少hash碰撞，避免形成鏈表的結(jié)構(gòu)，使得查詢效率降低！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java集合—HashMap为什么2倍扩容的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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