ChatGPT 说:

如果在创建 HashMap 时指定的初始容量不是 2 的次幂,HashMap 会自动调整该容量,使其变为最接近的 2 的次幂。这个过程是由 HashMap 内部的 resize() 方法自动进行的,目的是确保哈希表能够在进行哈希运算时高效地计算索引。

具体发生的事情:

  1. 自动调整为 2 的次幂
  • HashMap 在内部会计算出一个比指定容量更大的 2 的次幂,并将其作为实际的初始容量。也就是说,HashMap 会忽略用户指定的容量(如果不是 2 的次幂),并选择一个大于该容量的最小的 2 的次幂作为实际的容量。
  1. 调整容量的理由
  • HashMap 在扩容时使用的是位运算(hash & (n - 1))来计算元素在哈希表中的位置。如果容量是 2 的次幂,n - 1 的二进制表示形式会是全 1(比如,n = 8 时,n - 1 = 7,即二进制 111)。使用位运算的优势是:
  • 高效:位运算比取模运算要快。
  • 更均匀的哈希分布:容量为 2 的次幂时,哈希值的低位和高位之间能够有效地混合,减少哈希冲突。
  • 如果容量不是 2 的次幂,HashMap 在计算索引时就不能直接使用位运算,因此在扩容时需要使用较慢的取模操作,而不是位运算。

举个例子:

假设你创建了一个初始容量为 10 的 HashMap

HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>(10);
  • 10 不是 2 的次幂,2 的次幂最接近的是 16。
  • HashMap 会将初始容量调整为 16,而不是 10。

为什么 HashMap 会做这个调整?

  1. 优化性能:如果 HashMap 使用 2 的次幂作为容量,就可以利用高效的位运算(hash & (n - 1))来计算索引,避免了较慢的取模操作。
  2. 均匀分布哈希值:容量是 2 的次幂时,哈希值能够有效地分布到表的各个位置,减少哈希冲突。如果容量不是 2 的次幂,哈希值的分布可能会受到限制,从而增加冲突。
  3. 扩容机制的一致性HashMap 会将容量扩展为原来的两倍,且新的容量仍然是 2 的次幂。这样能够保持扩容过程的一致性和效率。

结果:

  • 在你指定一个非 2 的次幂的初始容量时,HashMap 会自动将容量调整为最接近的 2 的次幂(如 10 会变成 16)。
  • 这不会影响你使用 HashMap 的功能,因为调整的只是内部存储结构的大小,而不是用户交互的接口。

代码验证:

你可以通过如下代码验证 HashMap 是否会自动调整容量:

public class Main {public static void main(String[] args) {// 创建一个初始容量为 10 的 HashMapHashMap<Integer, String> map = new HashMap<>(10);// 打印 HashMap 的初始容量(需要反射)try {// 获取 HashMap 的容量java.lang.reflect.Field thresholdField = HashMap.class.getDeclaredField("threshold");thresholdField.setAccessible(true);int threshold = thresholdField.getInt(map);System.out.println("Initial capacity (threshold): " + threshold);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

此代码使用反射来访问 HashMapthreshold 字段,该字段表示哈希表的容量。运行后,你会看到它的初始容量已经调整为最接近的 2 的次幂(16)。

总结:

  • HashMap 的初始容量和扩容都必须是 2 的次幂,如果你指定的容量不是 2 的次幂,HashMap 会自动将其调整为最接近的 2 的次幂。
  • 这样做是为了优化性能,特别是在哈希索引计算时能够通过位运算来提高效率。
  • 此设计有助于提高哈希值的均匀分布,减少哈希冲突,从而提升 HashMap 的查找、插入、删除操作的效率。