HashMap使用HashMap(int initialCapacity)對集合進行初始化。

在默認的情況下，HashMap的容量是16。但是如果用戶通過構造函數指定了一個數字作為容量，那么Hash會選擇大于該數字的第一個2的冪作為容量。比如如果指定了3，則容量是4；如果指定了7，則容量是8；如果指定了9，則容量是16。

為什么要設置HashMap的初始化容量

下面我們通過具體的代碼來了解下為什么會這么建議。

我們先來寫一段代碼在JDK1.7的環境下運行，來分別測試下，在不指定初始化容量和指定初始化容量的情況下性能情況的不同。

public static void main(String[] args) {
 int aHundredMillion = 10000000;

 // 未初始化容量
 Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
 long s1 = System.currentTimeMillis();
 for (int i = 0; i < aHundredMillion; i++) {
  map.put(i, i);
 }
 long s2 = System.currentTimeMillis();
 System.out.println("未初始化容量，耗時： " + (s2 - s1)); // 14322

 // 初始化容量為50000000
 Map<Integer, Integer> map1 = new HashMap<>(aHundredMillion / 2);
 long s3 = System.currentTimeMillis();
 for (int i = 0; i < aHundredMillion; i++) {
  map1.put(i, i);
 }
 long s4 = System.currentTimeMillis();
 System.out.println("初始化容量5000000，耗時： " + (s4 - s3)); // 11819

 // 初始化容量為100000000
 Map<Integer, Integer> map2 = new HashMap<>(aHundredMillion);
 long s5 = System.currentTimeMillis();
 for (int i = 0; i < aHundredMillion; i++) {
  map2.put(i, i);
 }
 long s6 = System.currentTimeMillis();
 System.out.println("初始化容量為10000000，耗時： " + (s6 - s5)); // 7978
}

從以上的代碼不難理解，我們創建了3個HashMap，分別使用默認的容量（16）、使用元素個數的一半（5千萬）作為初始容量和使用元素個數（一億）作為初始容量進行初始化，然后分別向其中put一億個KV。

從上面的打印結果中可以得到一個初步的結論：在已知HashMap中將要存放的KV個數的時候，設置一個合理的初始化容量可以有效地提高性能。下面我們來簡單分析一下原因。

我們知道，HashMap是有擴容機制的。所謂的擴容機制，指的是當達到擴容條件的時候，HashMap就會自動進行擴容。而HashMap的擴容條件就是當HashMap中的元素個數（Size）超過臨界值（Threshold）的情況下就會自動擴容。

threshold = loadFactor * capacity

在元素個數超過臨界值的情況下，隨著元素的不斷增加，HashMap就會發生擴容，而HashMap中的擴容機制決定了每次擴容都需要重建hash表，這一操作需要消耗大量資源，是非常影響性能的。因此，如果我們沒有設置初始的容量大小，HashMap就可能會不斷發生擴容，也就使得程序的性能降低了。

另外，在上面的代碼中我們會發現，同樣是設置了初始化容量，設置的數值不同也會影響性能，那么當我們已知HashMap中即將存放的KV個數的時候，容量的設置就成了一個問題。

HashMap中容量的初始化

開頭提到，在默認的情況下，當我們設置HashMap的初始化容量時，實際上HashMap會采用第一個大于該數值的2的冪作為初始化容量。

Map<String, String> map = new HashMap<>(1);
map.put("huangq", "yanggb");

Class<?> mapType = map.getClass();
Method capacity = mapType.getDeclaredMethod("capacity");
capacity.setAccessible(true);
System.out.println("capacity : " + capacity.invoke(map)); // 2

當初始化的容量設置成1的時候，通過反射取出來的capacity卻是2。在JDK1.8中，如果我們傳入的初始化容量為1，實際上設置的結果也是1。上面的代碼打印的結果為2的原因，是代碼中給map塞入值的操作導致了擴容，容量從1擴容到了2。事實上，在JDK1.7和JDK1.8中，HashMap初始化容量（capacity）的時機不同。在JDK1.8中，調用HashMap的構造函數定義HashMap的時候，就會進行容量的設定。而在JDK1.7中，要等到第一次put操作時才進行這一操作。

因此，當我們通過HashMap(int initialCapacity)設置初始容量的時候，HashMap并不一定會直接采用我們傳入的數值，而是經過計算，得到一個新值，目的是提高hash的效率。比如1->1、3->4、7->8和9->16。

HashMap中初始容量的合理值

通過上面的分析我們可以知道，當我們使用HashMap(int initialCapacity)來初始化容量的時候，JDK會默認幫我們計算一個相對合理的值當做初始容量。那么，是不是我們只需要把已知的HashMap中即將存放的元素個數直接傳給initialCapacity就可以了呢？

initialCapacity = (需要存儲的元素個數 / 負載因子) + 1

這里的負載因子就是loaderFactor，默認值為0.75。

initialCapacity = expectedSize / 0.75F + 1.0F

總結

當我們想要在代碼中創建一個HashMap的時候，如果我們已知這個Map中即將存放的元素個數，給HashMap設置初始容量可以在一定程度上提升效率。

但是，JDK并不會直接拿用戶傳進來的數字當做默認容量，而是會進行一番運算，最終得到一個2的冪。而為了最大程度地避免擴容帶來的性能消耗，通常是建議可以把默認容量的數字設置成expectedSize / 0.75F + 1.0F。

在日常開發中，可以使用Guava提供的一個方法來創建一個HashMap，計算的過程Guava會幫我們完成。

Map<String, String> map = Maps.newHashMapWithExpectedSize(10);

最后要說的一點是，這種算法實際上是一種使用內存換取性能的做法，在真正的應用場景中要考慮到內存的影響。

以上就是動力節點小編介紹的"HashMap容量的初始化實現"，希望對大家有幫助，想了解更多可查看HashMap底層實現原理。動力節點在線學習教程，針對沒有任何Java基礎的讀者學習,讓你從入門到精通,主要介紹了一些Java基礎的核心知識，讓同學們更好更方便的學習和了解Java編程，感興趣的同學可以關注一下。