HashMap中的個數，容量，裝載因子和臨界值
本文轉自
// 個人理解
主要講了四個引數，size大小,capacity容量,loadFactor裝載因子和threshold臨界值
size是指當前hashmap中資料的個數，capacity是hashmap當前最大容納個數
hashmap有自動擴容機制，但是不是到達資料佔滿的時候才擴容的，在達到臨界值*裝載因子時就擴容
比如當前臨界值是16，裝載因子是0.75（通常都是0.75）的時候，當map中個數達到13就會擴容
// 正文
HashMap中重要的成員變數
先來看一下，HashMap中都定義了哪些成員變數。
上面是一張HashMap中主要的成員變數的圖，其中有一個是我們本文主要關注的： size
loadFactor、threshold、DEFAULT_LOAD_FACTOR和DEFAULT_INITIAL_CAPACITY。
我們先來簡單解釋一下這些引數的含義，然後再分析他們的作用。
HashMap類中有以下主要成員變數：
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transient int size;
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記錄了Map中KV對的個數
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loadFactor
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裝載印子，用來衡量HashMap滿的程度。loadFactor的預設值為0.75f（
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;）。
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int threshold;
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臨界值，當實際KV個數超過threshold時，HashMap會將容量擴容，threshold＝容量*載入因子
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除了以上這些重要成員變數外，HashMap中還有一個和他們緊密相關的概念：capacity
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容量，如果不指定，預設容量是16(
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;)
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可能看完了你還是有點蒙，size和capacity之間有啥關係？為啥要定義這兩個變數。loadFactor和threshold又是幹啥的？
size 和 capacity
HashMap中的size和capacity之間的區別其實解釋起來也挺簡單的。我們知道，HashMap就像一個“桶”，那麼capacity就是這個桶“當前”最多可以裝多少元素，而size表示這個桶已經裝了多少元素。來看下以下程式碼：
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));我們定義了一個新的HashMap，並想其中put了一個元素，然後通過反射的方式列印capacity和size。輸出結果為：capacity : 16、size : 1
預設情況下，一個HashMap的容量（capacity）是16，設計成16的好處我在《全網把Map中的hash()分析的最透徹的文章，別無二家。》中也簡單介紹過，主要是可以使用按位與替代取模來提升hash的效率。
為什麼我剛剛說capacity就是這個桶“當前”最多可以裝多少元素呢？當前怎麼理解呢。其實，HashMap是具有擴容機制的。在一個HashMap第一次初始化的時候，預設情況下他的容量是16，當達到擴容條件的時候，就需要進行擴容了，會從16擴容成32。
我們知道，HashMap的過載的建構函式中，有一個是支援傳入initialCapacity的，那麼我們嘗試著設定一下，看結果如何。
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));分別執行以上3段程式碼，分別輸出：capacity : 2、capacity : 8、capacity : 16。
也就是說，預設情況下HashMap的容量是16，但是，如果使用者通過建構函式指定了一個數字作為容量，那麼Hash會選擇大於該數字的第一個2的冪作為容量。(1->2、7->8、9->16)
這裡有一個小建議：在初始化HashMap的時候，應該儘量指定其大小。尤其是當你已知map中存放的元素個數時。（《阿里巴巴Java開發規約》）
loadFactor 和 threshold
前面我們提到過，HashMap有擴容機制，就是當達到擴容條件時會進行擴容，從16擴容到32、64、128...
那麼，這個擴容條件指的是什麼呢？
其實，HashMap的擴容條件就是當HashMap中的元素個數（size）超過臨界值（threshold）時就會自動擴容。
在HashMap中，threshold = loadFactor * capacity。
loadFactor是裝載因子，表示HashMap滿的程度，預設值為0.75f，設定成0.75有一個好處，那就是0.75正好是3/4，而capacity又是2的冪。所以，兩個數的乘積都是整數（capacity為2也同樣）。
對於一個預設的HashMap來說，預設情況下，當其size大於12(16*0.75)時就會觸發擴容。
驗證程式碼如下：
Map<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("hollis1", "hollischuang");
map.put("hollis2", "hollischuang");
map.put("hollis3", "hollischuang");
map.put("hollis4", "hollischuang");
map.put("hollis5", "hollischuang");
map.put("hollis6", "hollischuang");
map.put("hollis7", "hollischuang");
map.put("hollis8", "hollischuang");
map.put("hollis9", "hollischuang");
map.put("hollis10", "hollischuang");
map.put("hollis11", "hollischuang");
map.put("hollis12", "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));
Field threshold = mapType.getDeclaredField("threshold");
threshold.setAccessible(true);
System.out.println("threshold : " + threshold.get(map));
Field loadFactor = mapType.getDeclaredField("loadFactor");
loadFactor.setAccessible(true);
System.out.println("loadFactor : " + loadFactor.get(map));
map.put("hollis13", "hollischuang");
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));
Field threshold = mapType.getDeclaredField("threshold");
threshold.setAccessible(true);
System.out.println("threshold : " + threshold.get(map));
Field loadFactor = mapType.getDeclaredField("loadFactor");
loadFactor.setAccessible(true);
System.out.println("loadFactor : " + loadFactor.get(map));輸出結果：
capacity : 16
size : 12
threshold : 12
loadFactor : 0.75
capacity : 32
size : 13
threshold : 24
loadFactor : 0.75當HashMap中的元素個數達到13的時候，capacity就從16擴容到32了。
HashMap中還提供了一個支援傳入initialCapacity,loadFactor兩個引數的方法，來初始化容量和裝載因子。不過，一般不建議修改loadFactor的值。
總結
HashMap中size表示當前共有多少個KV對，capacity表示當前HashMap的容量是多少，預設值是16，每次擴容都是成倍的。loadFactor是裝載因子，當Map中元素個數超過loadFactor* capacity的值時，會觸發擴容。loadFactor* capacity可以用threshold表示。
PS：文中分析基於JDK1.8.0_73