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HashMap數(shù)組擴(kuò)容機(jī)制是如何工作的

小樊
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2024-09-06 09:30:35
欄目: 編程語言

HashMap 是 Java 中一個非常常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它基于哈希表實現(xiàn)，可以存儲鍵值對。當(dāng) HashMap 中的元素數(shù)量達(dá)到一定程度時，它會自動擴(kuò)容以保持性能。HashMap 的擴(kuò)容機(jī)制主要包括以下幾個步驟：

  1. 負(fù)載因子（load factor）：HashMap 使用負(fù)載因子來判斷何時進(jìn)行擴(kuò)容。負(fù)載因子是 HashMap 中已存儲元素數(shù)量與底層數(shù)組長度的比值。默認(rèn)情況下，負(fù)載因子為 0.75，即當(dāng) HashMap 中的元素數(shù)量達(dá)到底層數(shù)組長度的 75% 時，就會觸發(fā)擴(kuò)容操作。

  2. 擴(kuò)容閾值（resize threshold）：當(dāng) HashMap 的元素數(shù)量達(dá)到擴(kuò)容閾值時，就會進(jìn)行擴(kuò)容。擴(kuò)容閾值等于底層數(shù)組長度乘以負(fù)載因子。例如，如果底層數(shù)組長度為 16，負(fù)載因子為 0.75，那么擴(kuò)容閾值為 16 * 0.75 = 12。

  3. 擴(kuò)容操作：當(dāng) HashMap 的元素數(shù)量達(dá)到擴(kuò)容閾值時，會進(jìn)行擴(kuò)容操作。擴(kuò)容操作主要包括以下幾個步驟： a. 計算新的底層數(shù)組長度：通常情況下，新的底層數(shù)組長度是原數(shù)組長度的兩倍。這樣可以確保 HashMap 的空間利用率和查詢效率在一定程度上保持平衡。 b. 創(chuàng)建新的底層數(shù)組：根據(jù)新的數(shù)組長度創(chuàng)建一個新的底層數(shù)組。 c. 重新分配元素：遍歷原底層數(shù)組中的所有元素，根據(jù)它們的哈希值重新計算在新數(shù)組中的位置，并將它們放入新數(shù)組的相應(yīng)位置。這個過程可能涉及到鏈表或紅黑樹的調(diào)整。 d. 更新底層數(shù)組和擴(kuò)容閾值：將新的底層數(shù)組設(shè)置為 HashMap 的底層數(shù)組，并更新擴(kuò)容閾值。

  4. 容量限制：HashMap 的最大容量受到底層數(shù)組長度的限制。在 Java 中，數(shù)組的最大長度為 Integer.MAX_VALUE（2^31 - 1）。當(dāng) HashMap 的元素數(shù)量接近這個值時，擴(kuò)容操作將無法繼續(xù)進(jìn)行。此時，HashMap 的性能可能會受到影響。

總之，HashMap 的擴(kuò)容機(jī)制通過動態(tài)調(diào)整底層數(shù)組的大小來保持其空間利用率和查詢效率在一定程度上保持平衡。當(dāng) HashMap 中的元素數(shù)量達(dá)到一定程度時，它會自動擴(kuò)容以避免性能下降。

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