阿里巴巴Java开发手册建议创建HashMap时设置初始化容量,但是多少合适呢?

2019/04/10 10:10
阅读数 7

集合是Java开发日常开发中经常会使用到的,而作为一种典型的K-V结构的数据结构,HashMap对于Java开发者一定不陌生。

关于HashMap,很多人都对他有一些基本的了解,比如他和hashtable之间的区别、他和concurrentHashMap之间的区别等。这些都是比较常见的,关于HashMap的一些知识点和面试题,想来大家一定了熟于心了,并且在开发中也能有效的应用上。

但是,作者在很多次 CodeReview 以及面试中发现,有一个比较关键的小细节经常被忽视,那就是HashMap创建的时候,要不要指定容量?如果要指定的话,多少是合适的?为什么?

要设置HashMap的初始化容量

在《HashMap中傻傻分不清楚的那些概念》中我们曾经有过以下结论:

HashMap有扩容机制,就是当达到扩容条件时会进行扩容。HashMap的扩容条件就是当HashMap中的元素个数(size)超过临界值(threshold)时就会自动扩容。在HashMap中,threshold = loadFactor * capacity。

所以,如果我们没有设置初始容量大小,随着元素的不断增加,HashMap会发生多次扩容,而HashMap中的扩容机制决定了每次扩容都需要重建hash表,是非常影响性能的。

所以,首先可以明确的是,我们建议开发者在创建HashMap的时候指定初始化容量。并且《阿里巴巴开发手册》中也是这么建议的:

HashMap初始化容量设置多少合适

那么,既然建议我们集合初始化的时候,要指定初始值大小,那么我们创建HashMap的时候,到底指定多少合适呢?

有些人会自然想到,我准备塞多少个元素我就设置成多少呗。比如我准备塞7个元素,那就new HashMap(7)。

但是,这么做不仅不对,而且以上方式创建出来的Map的容量也不是7。

因为,当我们使用HashMap(int initialCapacity)来初始化容量的时候,HashMap并不会使用我们传进来的initialCapacity直接作为初识容量。

JDK会默认帮我们计算一个相对合理的值当做初始容量。所谓合理值,其实是找到第一个比用户传入的值大的2的幂。

也就是说,当我们new HashMap(7)创建HashMap的时候,JDK会通过计算,帮我们创建一个容量为8的Map;当我们new HashMap(9)创建HashMap的时候,JDK会通过计算,帮我们创建一个容量为16的Map。

但是,这个值看似合理,实际上并不尽然。因为HashMap在根据用户传入的capacity计算得到的默认容量,并没有考虑到loadFactor这个因素,只是简单机械的计算出第一个大约这个数字的2的幂。

loadFactor是负载因子,当HashMap中的元素个数(size)超过 threshold = loadFactor * capacity时,就会进行扩容。

也就是说,如果我们设置的默认值是7,经过JDK处理之后,HashMap的容量会被设置成8,但是,这个HashMap在元素个数达到 8*0.75 = 6的时候就会进行一次扩容,这明显是我们不希望见到的。

那么,到底设置成什么值比较合理呢?

这里我们可以参考JDK8中putAll方法中的实现的,这个实现在guava(21.0版本)也被采用。

这个值的计算方法就是:

return (int) ((float) expectedSize / 0.75F + 1.0F);

比如我们计划向HashMap中放入7个元素的时候,我们通过expectedSize / 0.75F + 1.0F计算,7/0.75 + 1 = 10 ,10经过JDK处理之后,会被设置成16,这就大大的减少了扩容的几率。

当HashMap内部维护的哈希表的容量达到75%时(默认情况下),会触发rehash,而rehash的过程是比较耗费时间的。所以初始化容量要设置成expectedSize/0.75 + 1的话,可以有效的减少冲突也可以减小误差。(大家结合这个公式,好好理解下这句话)

所以,我们可以认为,当我们明确知道HashMap中元素的个数的时候,把默认容量设置成expectedSize / 0.75F + 1.0F 是一个在性能上相对好的选择,但是,同时也会牺牲些内存。

这个算法在guava中有实现,开发的时候,可以直接通过Maps类创建一个HashMap:

Map<String, String> map = Maps.newHashMapWithExpectedSize(7);

其代码实现如下:

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,**以上的操作是一种用内存换性能的做法,真正使用的时候,要考虑到内存的影响。**但是,大多数情况下,我们还是认为内存是一种比较富裕的资源。

但是话又说回来了,有些时候,我们到底要不要设置HashMap的初识值,这个值又设置成多少,真的有那么大影响吗?其实也不见得!

可是,大的性能优化,不就是一个一个的优化细节堆叠出来的吗?

再不济,以后你写代码的时候,使用Maps.newHashMapWithExpectedSize(7);的写法,也可以让同事和老板眼前一亮。

或者哪一天你碰到一个面试官问你一些细节的时候,你也能有个印象,或者某一天你也可以拿这个出去面试问其他人~!啊哈哈哈。

原文出处:https://www.cnblogs.com/hollischuang/p/12330135.html

展开阅读全文
打赏
0
0 收藏
分享
加载中
更多评论
打赏
0 评论
0 收藏
0
分享
返回顶部
顶部