HashMap的負(fù)載因子初始值為什么是0.75？這篇文章以最通俗的方式告訴你答案
之前寫過一篇專門介紹HashMap的文章，反響很不錯(cuò)，不過在留言區(qū)問的最多的問題就是HashMap的負(fù)載因子初始值為什么是0.75，私下又好好地研究了一番，總結(jié)了這篇文章。
本篇文章基于JDK1.8，特在此說明。
HashMap(基于jdk1.8源碼分析，也是我反響最好的一篇了，不要錯(cuò)過)
OK。下面我們就開始進(jìn)行分析。
一、負(fù)載因子的作用
對(duì)于HashMap的研究，我之前一直停留在考慮源碼是如何實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在當(dāng)我重新再來看的時(shí)候，才發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)默認(rèn)的各種參數(shù)值，才是HashMap的精華所在。
負(fù)載因子是和擴(kuò)容機(jī)制有關(guān)的，意思是如果當(dāng)前容器的容量，達(dá)到了我們?cè)O(shè)定的最大值，就要開始執(zhí)行擴(kuò)容操作。舉個(gè)例子來解釋，避免小白聽不懂：
比如說當(dāng)前的容器容量是16，負(fù)載因子是0.75,16*0.75=12，也就是說，當(dāng)容量達(dá)到了12的時(shí)候就會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容操作。
他的作用很簡(jiǎn)單，相當(dāng)于是一個(gè)擴(kuò)容機(jī)制的閾值。當(dāng)超過了這個(gè)閾值，就會(huì)觸發(fā)擴(kuò)容機(jī)制。HashMap源碼已經(jīng)為我們默認(rèn)指定了負(fù)載因子是0.75。
- public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
- implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
- //略
- static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
- //略
- 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);
- }
- //略
- }
我截取了部分源碼，從這里可以看出，系統(tǒng)默認(rèn)的負(fù)載因子值就是0.75，而且我們還可以在構(gòu)造方法中去指定。下面我們就正式來分析一下為什么是默認(rèn)的0.75。
二、原因解釋(重點(diǎn))
我們?cè)诳紤]HashMap的時(shí)候，首先要想到的是HashMap只是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，既然是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最主要的就是節(jié)省時(shí)間和空間。負(fù)載因子的作用肯定也是節(jié)省時(shí)間和空間。為什么節(jié)省呢?我們考慮兩種極端情況。
1、負(fù)載因子是1.0
我們先看HashMap的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
我們的數(shù)據(jù)一開始是保存在數(shù)組里面的，當(dāng)發(fā)生了Hash碰撞的時(shí)候，就是在這個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)上，生出一個(gè)鏈表，當(dāng)鏈表長(zhǎng)度達(dá)到一定長(zhǎng)度的時(shí)候，就會(huì)把鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹。
當(dāng)負(fù)載因子是1.0的時(shí)候，也就意味著，只有當(dāng)數(shù)組的8個(gè)值(這個(gè)圖表示了8個(gè))全部填充了，才會(huì)發(fā)生擴(kuò)容。這就帶來了很大的問題，因?yàn)镠ash沖突時(shí)避免不了的。當(dāng)負(fù)載因子是1.0的時(shí)候，意味著會(huì)出現(xiàn)大量的Hash的沖突，底層的紅黑樹變得異常復(fù)雜。對(duì)于查詢效率極其不利。這種情況就是犧牲了時(shí)間來保證空間的利用率。
因此一句話總結(jié)就是負(fù)載因子過大，雖然空間利用率上去了，但是時(shí)間效率降低了。
2、負(fù)載因子是0.5
負(fù)載因子是0.5的時(shí)候，這也就意味著，當(dāng)數(shù)組中的元素達(dá)到了一半就開始擴(kuò)容，既然填充的元素少了，Hash沖突也會(huì)減少，那么底層的鏈表長(zhǎng)度或者是紅黑樹的高度就會(huì)降低。查詢效率就會(huì)增加。
但是，兄弟們，這時(shí)候空間利用率就會(huì)大大的降低，原本存儲(chǔ)1M的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在就意味著需要2M的空間。
一句話總結(jié)就是負(fù)載因子太小，雖然時(shí)間效率提升了，但是空間利用率降低了。
3、負(fù)載因子0.75
經(jīng)過前面的分析，基本上為什么是0.75的答案也就出來了，這是時(shí)間和空間的權(quán)衡。當(dāng)然這個(gè)答案不是我自己想出來的。答案就在源碼上，我們可以看看：
- /* <p>As a general rule, the default load factor (.75) offers a good
- * tradeoff between time and space costs. Higher values decrease the
- * space overhead but increase the lookup cost (reflected in most of
- * the operations of the <tt>HashMap</tt> class, including
- * <tt>get</tt> and <tt>put</tt>). The expected number of entries in
- * the map and its load factor should be taken into account when
- * setting its initial capacity, so as to minimize the number of
- * rehash operations. If the initial capacity is greater than the
- * maximum number of entries divided by the load factor, no rehash
- * operations will ever occur.*/
大致意思就是說負(fù)載因子是0.75的時(shí)候，空間利用率比較高，而且避免了相當(dāng)多的Hash沖突，使得底層的鏈表或者是紅黑樹的高度比較低，提升了空間效率。
OK，寫到這答案基本上就出來了，一句話能總結(jié)的寫成了一篇文章。如有問題，還請(qǐng)批評(píng)指正。
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「愚公要移山」，可以通過以下二維碼關(guān)注。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系愚公要移山公眾號(hào)。
