자바 기반 HashMap 의 capacity 와 loadFactor 상세 설명

위의 HashMap 블 로 그 는 저장 구조 와 저장 과정 에 대해 간단 한 분석 을 진행 했다.오늘 우 리 는 HashMap 의 용량(capacity)과 로드 인자(loadFactor)에 대해 이 두 가지 가 map 에 미 치 는 역할 을 분석 해 보 겠 습 니 다.이 블 로 그 를 보기 전에,나 는 이미 네가 hashmap 의 저장 구 조 를 이해 했다 고 생각 했다.
내 가 개발 에서 가장 많이 쓴 HashMap 성명 은 Map map=new HashMap()이다.다 들 그런 건 지 모 르 겠 지만만약 당신 이 아래 두 가지 라면:

//    
Map map = new HashMap(int initialCapacity);

//    
Map map = new HashMap(int initialCapacity, float loadFactor);

 나 는 네가 용량 과 로드 인자 에 대해 이해 하고 있다 고 믿는다.
결국 우리 의 HashMap 은 하나의 용기 이 고 그 안에 key-value 를 넣 었 을 뿐 입 니 다.map 는 동적 용기(즉 용량 이 고정 되 지 않 은 것)입 니 다.용량 이 고정 되 지 않 은 이상 얼마 입 니까?무한대 인가요?여러분 들 은 이런 문 제 를 생각해 본 적 이 있 는 지 모 르 겠 습 니 다.이것 은 로 딩 인자 와 용량 두 가지 에 관련된다.
우리 그냥 소스 로 올 려 보 자.맵 에 용량 이 있다 는 것 은 크기 의 구분 이 있다 는 것 을 설명 한다.그러면 우리 맵 의 크기 가 얼마 인지 원본 코드 에서 어떻게 말 하 는 지 알 아 보 자.우리 가 정상적으로 맵 을 사용 하 는 절 차 는:

//    
Map map = new HashMap();
// put 
map.put("key", "value");

 1:맵 초기 화

/**
     * Constructs an empty HashMap with the default initial capacity
     * (16) and the default load factor (0.75).
     */
   
    public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }

    //           ，            loadFactor(    )，
    //         ，           ，                

2:map.put 가 포인트 입 니 다.put 방법 을 보 러 가 겠 습 니 다. 

/**
     * Associates the specified value with the specified key in this map.
     * If the map previously contained a mapping for the key, the old
     * value is replaced.
     *
     * @param key key with which the specified value is to be associated
     * @param value value to be associated with the specified key
     * @return the previous value associated with key, or
     *         null if there was no mapping for key.
     *         (A null return can also indicate that the map
     *         previously associated null with key.)
     */
    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

    /**
     * Implements Map.put and related methods
     *
     * @param hash hash for key
     * @param key the key
     * @param value the value to put
     * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
     * @param evict if false, the table is in creation mode.
     * @return previous value, or null if none
     */

    //    put  （      ）
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node[] tab; Node p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);

                //       ，  return，         ，         
                return oldValue;
            }
            //     if，     key      ，       value 
            //             ，           
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

다음은 맵 확장 코드 를 붙 여 구체 적 으로 말씀 드 리 겠 습 니 다.

        //   size > threshold        resize 
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;

        //      map       key     ，     
        //      ：

        // ++modCount; 
        //       map      

        // if (++size > threshold)  {
        //     resize();
        // }
        //                    
        //   ，  size   ？threshold    ？              ，
        //           resize()        ，     resize()  
        // resize()            
        //   ：    （         ）
        //   put      resize    （       ），     ，          
        // threshold = newThr;         
        //            if else，     threshold       
        //              ，  oldCap（  map table     ，  table 
        // null,oldCap  0）
        // oldCap 0      
        // newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;      16
        // newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        // newThr   resize     ：     *        = 16 * 0.75 = 12
        //       map size  12 ，    resize(  )
        
        //              map     ，
        //          ， ，              ，16 32 64......


        //   ：    map  
    final Node[] resize() {
        Node[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;

        //      ：    （         ）  

        //      ：    map  ，           
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        Node loHead = null, loTail = null;
                        Node hiHead = null, hiTail = null;
                        Node next;
                        do {
                            next = e.next;
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

그래서 여러분 보 셨 죠?맵 동태 의 원 리 를 보 셨 죠?사실 그 에 게 도 용량 이 있 습 니 다.
그러면 맵 의 특징 과 원 리 를 간단하게 정리 합 니 다.
1.map 는 먼저 배열 과 링크 의 데이터 구 조 를 결합 시 키 고 배열 의 기본 길 이 는 16(즉,기본 용량)이다.
2.map 에서 put 를 진행 할 때 같은 key 가 있 으 면 새 value 는 오래된 value 를 교체 하고 오래된 value 로 돌아 갑 니 다.그렇지 않 으 면 링크 를 삽입 하고 null,size+를 되 돌려 줍 니 다.
3.map 의 확장,첫 번 째 는 기본 용량(16),기본 확장 한계 값(16*0.75=12)입 니 다.만약 size 가 12 에 이 르 렀 을 때 다음 확장 을 진행 하면 용량 과 극한 치 는 모두 원래 의 두 배,32,24 로 확대 된다.64,48.....................................................................CAPACITY=1<<30,확장 임계값 threshold=Integer.MAXVALUE
마지막 으로 질문 을 던 집 니 다.인터넷 에 서 는 왜 맵 의 기본 로드 인자 가 0.75 인지 말 하고 있 습 니 다.