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                # Java 開發手冊建議創建 HashMap 時設置初始化容量,但是多少合適呢? 集合是Java開發日常開發中經常會使用到的,而作為一種典型的K-V結構的數據結構,HashMap對于Java開發者一定不陌生。 關于HashMap,很多人都對他有一些基本的了解,比如他和hashtable之間的區別、他和concurrentHashMap之間的區別等。這些都是比較常見的,關于HashMap的一些知識點和面試題,想來大家一定了熟于心了,并且在開發中也能有效的應用上。 但是,作者在很多次 CodeReview 以及面試中發現,有一個比較關鍵的小細節經常被忽視,那就是HashMap創建的時候,要不要指定容量?如果要指定的話,多少是合適的?為什么? ## 要設置HashMap的初始化容量 在[《HashMap中傻傻分不清楚的那些概念》](http://dasizhe.cn/none)中我們曾經有過以下結論: > HashMap有擴容機制,就是當達到擴容條件時會進行擴容。HashMap的擴容條件就是當HashMap中的元素個數(size)超過臨界值(threshold)時就會自動擴容。在HashMap中,threshold = loadFactor \* capacity。 所以,如果我們沒有設置初始容量大小,隨著元素的不斷增加,HashMap會發生多次擴容,而HashMap中的擴容機制決定了每次擴容都需要重建hash表,是非常影響性能的。 所以,首先可以明確的是,我們建議開發者在創建HashMap的時候指定初始化容量。并且《阿里巴巴開發手冊》中也是這么建議的: ![image.png](https://ucc.alicdn.com/pic/developer-ecology/a9d6ee68735e4cfd84ee200fa34765bc.png "image.png") ## HashMap初始化容量設置多少合適 那么,既然建議我們集合初始化的時候,要指定初始值大小,那么我們創建HashMap的時候,到底指定多少合適呢? 有些人會自然想到,我準備塞多少個元素我就設置成多少唄。比如我準備塞7個元素,那就new HashMap(7)。 **但是,這么做不僅不對,而且以上方式創建出來的Map的容量也不是7。** 因為,當我們使用HashMap(int initialCapacity)來初始化容量的時候,HashMap并不會使用我們傳進來的initialCapacity直接作為初識容量。 **JDK會默認幫我們計算一個相對合理的值當做初始容量。所謂合理值,其實是找到第一個比用戶傳入的值大的2的冪。** 也就是說,當我們new HashMap(7)創建HashMap的時候,JDK會通過計算,幫我們創建一個容量為8的Map;當我們new HashMap(9)創建HashMap的時候,JDK會通過計算,幫我們創建一個容量為16的Map。 **但是,這個值看似合理,實際上并不盡然。因為HashMap在根據用戶傳入的capacity計算得到的默認容量,并沒有考慮到loadFactor這個因素,只是簡單機械的計算出第一個大約這個數字的2的冪。** > loadFactor是負載因子,當HashMap中的元素個數(size)超過 threshold = loadFactor \* capacity時,就會進行擴容。 也就是說,如果我們設置的默認值是7,經過JDK處理之后,HashMap的容量會被設置成8,但是,這個HashMap在元素個數達到 8\*0.75 = 6的時候就會進行一次擴容,這明顯是我們不希望見到的。 那么,到底設置成什么值比較合理呢? 這里我們可以參考JDK8中putAll方法中的實現的,這個實現在guava(21.0版本)也被采用。 這個值的計算方法就是: ~~~ return (int) ((float) expectedSize / 0.75F + 1.0F); ~~~ 比如我們計劃向HashMap中放入7個元素的時候,我們通過expectedSize / 0.75F + 1.0F計算,7/0.75 + 1 = 10 ,10經過JDK處理之后,會被設置成16,這就大大的減少了擴容的幾率。 > 當HashMap內部維護的哈希表的容量達到75%時(默認情況下),會觸發rehash,而rehash的過程是比較耗費時間的。所以初始化容量要設置成expectedSize/0.75 + 1的話,可以有效的減少沖突也可以減小誤差。(大家結合這個公式,好好理解下這句話) **所以,我們可以認為,當我們明確知道HashMap中元素的個數的時候,把默認容量設置成expectedSize / 0.75F + 1.0F 是一個在性能上相對好的選擇,但是,同時也會犧牲些內存。** 這個算法在guava中有實現,開發的時候,可以直接通過Maps類創建一個HashMap: ~~~ Map<String, String> map = Maps.newHashMapWithExpectedSize(7); ~~~ 其代碼實現如下: ~~~ public static <K, V> HashMap<K, V> newHashMapWithExpectedSize(int expectedSize) { return new HashMap(capacity(expectedSize)); } static int capacity(int expectedSize) { if (expectedSize < 3) { CollectPreconditions.checkNonnegative(expectedSize, "expectedSize"); return expectedSize + 1; } else { return expectedSize < 1073741824 ? (int)((float)expectedSize / 0.75F + 1.0F) : 2147483647; } } ~~~ 但是,**以上的操作是一種用內存換性能的做法,真正使用的時候,要考慮到內存的影響**。但是,大多數情況下,我們還是認為內存是一種比較富裕的資源。 但是話又說回來了,有些時候,我們到底要不要設置HashMap的初識值,這個值又設置成多少,真的有那么大影響嗎?其實也不見得! 可是,大的性能優化,不就是一個一個的優化細節堆疊出來的嗎? 再不濟,以后你寫代碼的時候,使用Maps.newHashMapWithExpectedSize(7);的寫法,也可以讓同事和老板眼前一亮。 或者哪一天你碰到一個面試官問你一些細節的時候,你也能有個印象,或者某一天你也可以拿這個出去面試問其他人~!啊哈哈哈。
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