HashMap中傻傻分不清楚的那些概念

很多人在通过阅读源码的方式学习Java，这是个很好的方式。而JDK的源码自然是首选。在JDK的众多类中，我觉得HashMap及其相关的类是设计的比较好的。很多人读过HashMap的代码，不知道你们有没有和我一样，觉得HashMap中关于容量相关的参数定义的太多了，傻傻分不清楚。

其实，这篇文章介绍的内容比较简单，只要认真的看看HashMap的原理还是可以理解的，单独写一篇文章的原因是因为我后面还有几篇关于HashMap源码分析的文章，这些概念不熟悉的话阅读后面的文章会很吃力。

HashMap中重要的成员变量

先来看一下，HashMap中都定义了哪些成员变量。

上面是一张HashMap中主要的成员变量的图，其中有一个是我们本文主要关注的： size、loadFactor、threshold、DEFAULT_LOAD_FACTOR和DEFAULT_INITIAL_CAPACITY。

我们先来简单解释一下这些参数的含义，然后再分析他们的作用。

HashMap类中有以下主要成员变量：

transient int size; 

记录了Map中KV对的个数

loadFactor 

装载印子，用来衡量HashMap满的程度。loadFactor的默认值为0.75f（static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;）。

int threshold; 

临界值，当实际KV个数超过threshold时，HashMap会将容量扩容，threshold＝容量*加载因子

除了以上这些重要成员变量外，HashMap中还有一个和他们紧密相关的概念：capacity 

容量，如果不指定，默认容量是16(static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;)

可能看完了你还是有点蒙，size和capacity之间有啥关系？为啥要定义这两个变量。loadFactor和threshold又是干啥的？

size 和 capacity

HashMap中的size和capacity之间的区别其实解释起来也挺简单的。我们知道，HashMap就像一个“桶”，那么capacity就是这个桶“当前”最多可以装多少元素，而size表示这个桶已经装了多少元素。来看下以下代码：

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); 

map.put("hollis", "hollischuang"); 

Class<?> mapType = map.getClass(); 

Method capacity = mapType.getDeclaredMethod("capacity"); 

capacity.setAccessible(true); 

System.out.println("capacity : " + capacity.invoke(map)); 

Field size = mapType.getDeclaredField("size"); 

size.setAccessible(true); 

System.out.println("size : " + size.get(map)); 

我们定义了一个新的HashMap，并想其中put了一个元素，然后通过反射的方式打印capacity和size。输出结果为：capacity : 16、size : 1

默认情况下，一个HashMap的容量（capacity）是16，设计成16的好处我在《全网把Map中的hash()分析的最透彻的文章，别无二家。》中也简单介绍过，主要是可以使用按位与替代取模来提升hash的效率。

为什么我刚刚说capacity就是这个桶“当前”最多可以装多少元素呢？当前怎么理解呢。其实，HashMap是具有扩容机制的。在一个HashMap第一次初始化的时候，默认情况下他的容量是16，当达到扩容条件的时候，就需要进行扩容了，会从16扩容成32。

我们知道，HashMap的重载的构造函数中，有一个是支持传入initialCapacity的，那么我们尝试着设置一下，看结果如何。

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(1); 

map.put("hahaha", "hollischuang"); 

Class<?> mapType = map.getClass(); 

Method capacity = mapType.getDeclaredMethod("capacity"); 

capacity.setAccessible(true); 

System.out.println("capacity : " + capacity.invoke(map)); 

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(7); 

map.put("hahaha", "hollischuang"); 

Class<?> mapType = map.getClass(); 

Method capacity = mapType.getDeclaredMethod("capacity"); 

capacity.setAccessible(true); 

System.out.println("capacity : " + capacity.invoke(map)); 

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(9); 

map.put("hahaha", "hollischuang"); 

Class<?> mapType = map.getClass(); 

Method capacity = mapType.getDeclaredMethod("capacity"); 

capacity.setAccessible(true); 

System.out.println("capacity : " + capacity.invoke(map)); 

分别执行以上3段代码，分别输出：capacity : 2、capacity : 8、capacity : 16。