HashMap 扩容流程详解

在 Java 编程中，HashMap 是一种常用的数据结构。了解 HashMap 的扩容流程对于优化程序性能和避免潜在的问题至关重要。本文将简述 HashMap 的扩容流程，并通过代码示例进行说明。

一、HashMap 简介

HashMap 是基于哈希表实现的 Map 接口的一个重要实现类。它允许存储键值对，其中键是唯一的，通过键可以快速地访问对应的值。HashMap 在存储大量数据时，可能会因为负载因子的限制而触发扩容操作。

二、扩容的触发条件

HashMap 的扩容是由其负载因子和当前存储的元素数量决定的。当 HashMap 中存储的元素数量超过了容量乘以负载因子时，就会触发扩容操作。默认的负载因子是 0.75，这意味着当 HashMap 的容量达到其初始容量的 75%时，就会进行扩容。

例如，假设 HashMap 的初始容量为 16，负载因子为 0.75，那么当存储的元素数量达到 12（16 * 0.75）时，就会触发扩容操作。

三、扩容流程简述

1. 确定新容量：当触发扩容操作时，HashMap 会确定新的容量。新容量是原来容量的两倍。例如，如果原来的容量是 16，那么新容量就是 32。
2. 重新计算哈希值：对于每个存储在 HashMap 中的键值对，都需要重新计算其哈希值。这是因为哈希值的计算通常与容量有关，容量的改变会导致哈希值的分布发生变化。
3. 重新插入元素：根据新的哈希值，将每个键值对重新插入到新的 HashMap 中。这个过程可能会导致元素在新的 HashMap 中的位置发生变化。

四、代码示例

以下是一个简单的 Java 代码示例，展示了 HashMap 的扩容过程：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class HashMapResizeExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个初始容量为 4，负载因子为 0.75 的 HashMap
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>(4, 0.75f);

        // 向 HashMap 中添加元素
        map.put("apple", 5);
        map.put("banana", 3);
        map.put("cherry", 7);
        map.put("date", 4);

        // 打印当前 HashMap 的大小和容量
        System.out.println("Before resize: Size = " + map.size() + ", Capacity = " + map.size() * 2);

        // 添加一个新元素，触发扩容
        map.put("elderberry", 6);

        // 打印扩容后的 HashMap 的大小和容量
        System.out.println("After resize: Size = " + map.size() + ", Capacity = " + map.size() * 2);
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个初始容量为 4 的 HashMap，并向其中添加了四个元素。当添加第五个元素时，触发了扩容操作。我们可以通过打印 HashMap 的大小和容量来观察扩容前后的变化。

五、总结

HashMap 的扩容流程是一个相对复杂的过程，涉及到确定新容量、重新计算哈希值和重新插入元素等步骤。了解这个流程可以帮助我们更好地理解 HashMap 的内部工作原理，并在使用 HashMap 时避免一些潜在的问题。同时，通过合理地设置初始容量和负载因子，可以减少扩容操作的发生，提高程序的性能。

原文地址：https://blog.csdn.net/dawn191228/article/details/142829941

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