HashMap 擴容機制


引用於:


 

HashMap:

復制代碼
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {     
//
初始容量不能<0
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity);
//
初始容量不能 > 最大容量值,HashMap的最大容量值為2^30
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity
= MAXIMUM_CAPACITY;
//負載因子不能 < 0
if
(loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw
new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " + loadFactor);
//
計算出大於 initialCapacity 的最小的 2 的 n 次方值。
int capacity = 1;
while
(capacity < initialCapacity)
capacity
<<= 1;
this.loadFactor = loadFactor;
//
設置HashMap的容量極限,當HashMap的容量達到該極限時就會進行擴容操作
threshold = (int) (capacity * loadFactor);
//初始化table數組
table = new Entry[capacity]; init();
}
復制代碼

在這里提到了兩個參數:初始容量,加載因子。

這兩個參數是影響HashMap性能的重要參數,其中容量表示哈希表中桶的數量,初始容量是創建哈希表時的容量,

加載因子是哈希表在其容量自動增加之前可以達到多滿的一種尺度,它衡量的是一個散列表的空間的使用程度,負載因子越大表示散列表的裝填程度越高,反之愈小。

對於使用鏈表法的散列表來說,查找一個元素的平均時間是O(1+a),因此如果負載因子越大,對空間的利用更充分,然而后果是查找效率的降低;

如果負載因子太小,那么散列表的數據將過於稀疏,對空間造成嚴重浪費。系統默認負載因子為0.75,一般情況下我們是無需修改的。

加載因子:

 loadFactor

 

擴容:

復制代碼
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {    
Entry
<K,V> e = table[bucketIndex];
table[bucketIndex]
= new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
if
(size++ >= threshold) // 這里是關鍵,一旦大於等於threshold的數值
resize(2 * table.length); // 將會引起容量2倍的擴大
}
復制代碼
復制代碼
void resize(int newCapacity) {         
Entry[] oldTable
= table;
int
oldCapacity = oldTable.length;
if
(oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold
= Integer.MAX_VALUE;
return;
}
Entry[] newTable
= new Entry[newCapacity]; // 新的容器空間

transfer(newTable); // 復制數據過去

table = newTable;
threshold
= (int)(newCapacity * loadFactor); // 重新計算threshold的值
}
復制代碼
復制代碼
void transfer(Entry[] newTable) {          
// 保留原數組的引用到src中,
Entry[] src = table;
// 新容量使新數組的長度
int newCapacity = newTable.length;      
//
遍歷原數組
for (int j = 0; j < src.length; j++) {
//
獲取元素e
Entry<K,V> e = src[j];
if (e != null) {
// 將原數組中的元素置為null
src[j] = null;
//
遍歷原數組中j位置指向的鏈表
do
{
Entry
<K,V> next = e.next;
// 根據新的容量計算e在新數組中的位置
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
// 將e插入到newTable[i]指向的鏈表的頭部
e.next = newTable[i];
newTable[i]
= e;
e
= next;
}
 
while (e != null);
}
}
}
復制代碼

通過上面的transfer方法可以看出,

e.next=newTable[i];

newTable[i]=e;

鏈表存儲倒過來了,最先出來的會將其next指向null,后面的就指向前一個,當然數據只有原來的一部分。

===================================================================

隨着HashMap中元素的數量越來越多,發生碰撞的概率就越來越大,所產生的鏈表長度就會越來越長,這樣勢必會影響HashMap的速度,

為了保證HashMap的效率,系統必須要在某個臨界點進行擴容處理。

該臨界點在當HashMap中元素的數量等於table數組長度*加載因子。

但是擴容是一個非常耗時的過程,因為它需要重新計算這些數據在新table數組中的位置並進行復制處理。

所以如果我們已經預知HashMap中元素的個數,那么預設元素的個數能夠有效的提高HashMap的性能。

問題:

當重新調整HashMap大小的時候,確實存在條件競爭,因為如果兩個線程都發現HashMap需要重新調整大小了,它們會同時試着調整大小。

在調整大小的過程中,存儲在鏈表中的元素的次序會反過來,因為移動到新的bucket位置的時候,HashMap並不會將元素放在鏈表的尾部,而是放在頭部,這是為了避免尾部遍歷(tail traversing)。

如果條件競爭發生了,那么就死循環了。


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