做為面試常考的問題之一，每次都答的模模糊糊，有必要了解一下，首先來看一下hashmap的put方法的原始碼

public V put(K key,V value) {
  if (key == null)    
   return putForNullKey(value);  //將空key的Entry加入到table[0]中
  int hash = hash(key.hashCode());  //計算key.hashcode()的hash值，hash函式由hashmap自己實現
  int i = indexFor(hash,table.length);//獲取將要存放的陣列下標
  /*
   * for中的程式碼用於：當hash值相同且key相同的情況下，使用新值覆蓋舊值（其實就是修改功能）
   */
  for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {//注意：for迴圈在第一次執行時就會先判斷條件
   Object k;
   //hash值相同且key相同的情況下，使用新值覆蓋舊值
   if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
    V oldValue = e.value;
    e.value = value;
    //e.recordAccess(this);
    return oldValue;//返回舊值
   }
  }
  
  modCount++;
  addEntry(hash,key,value,i);//增加一個新的Entry到table[i]
  return null;//如果沒有與傳入的key相等的Entry，就返回null
 }

/**
  * "按位與"來獲取陣列下標
  */
 static int indexFor(int h,int length) {
  return h & (length - 1);
 }

hashmap始終將自己的桶保持在2的n次方，這是為什麼？indexFor這個方法解釋了這個問題

大家都知道計算機裡面位運算是基本運算，位運算的效率是遠遠高於取餘%運算的

舉個例子：

2^n轉換成二進位制就是1+n個0，減1之後就是0+n個1，如16 -> 10000，15 -> 01111

那麼根據&位運算的規則，都為1(真)時，才為1，那0≤運算後的結果≤15，假設h <= 15，那麼運算後的結果就是h本身，h >15，運算後的結果就是最後四位二進位制做&運算後的值，最終，就是%運算後的餘數。

當容量一定是2^n時，h & (length - 1) == h % length

補充知識：HashMap容量和負載因子

HashMap底層資料結構是陣列+連結串列，JDK1.8中還引入了紅黑樹，當連結串列長度超過8個時，會將連結串列轉成紅黑樹，以提升其查詢效能。那麼，給出一個<key,value>節點，HashMap是如何確定這個節點應該放在具體哪個位置呢？（以JDK1.8為例）

final V putVal(int hash,K key,V value,boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
  Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n,i;
  // HashMap沒有被初始化，則先進行初始化
  if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
    n = (tab = resize()).length;
  // 節點所在index = (n - 1) & hash，該位置沒有資料，則直接將新節點放在陣列的index位置上
  if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
    tab[i] = newNode(hash,null);
  else { // index上已經有節點了
    Node<K,V> e; K k;
    // 如果新key與原來的key一樣，則e指向原節點p（後面會用新value替換e所指向的value）
    if (p.hash == hash &&
      ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) 
      e = p;
    // 如果該節點是樹節點，則採用樹的插入演算法，插入新節點
    else if (p instanceof HashMap.TreeNode)
      e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this,tab,hash,value);
    else { // 該節點是連結串列節點
      for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
        // 將新節點插入到index所在連結串列的末端
        if ((e = p.next) == null) {
          p.next = newNode(hash,null);
          // 連結串列節點超過8個，則進行連結串列轉樹處理
          if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
            treeifyBin(tab,hash);
          break;
        }
        // 同樣的，如果key已經存在的話，則不進行插入操作，而是後面進行value替換
        if (e.hash == hash &&
          ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
          break;
        p = e;
      }
    }
    // e != null的情況，就是key已經存在了，這裡統一進行了新值value，替換舊值e.value的操作
    if (e != null) { // existing mapping for key
      V oldValue = e.value;
      if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
        e.value = value;
      afterNodeAccess(e);
      return oldValue;
    }
  }
  ++modCount;
  // 插入後陣列size 大於閾值的話，需要進行擴容
  if (++size > threshold)
    resize();
  afterNodeInsertion(evict);
  return null;
}

看原始碼，節點落在陣列中的index = （陣列長度 - 1） & key的hashcode，如果該index上沒有資料，則直接插到該index上，如果節點已經有資料了，則把新節點插入該index對應的連結串列中（如果連結串列節點大於8個，會進行連結串列轉樹，之後的插入演算法就變成了樹的插入演算法）。

每次put之後，會檢測一下是否需要擴容，size超過了 總容量 * 負載因子，則會擴容。預設情況下，16 * 0.75 = 12個。

1、為什麼初始容量是16

當容量為2的冪時，上述n -1 對應的二進位制數全為1，這樣才能保證它和key的hashcode做&運算後，能夠均勻分佈，這樣才能減少hash碰撞的次數。至於預設值為什麼是16，而不是2 、4、8，或者32、64、1024等，我想應該就是個折中處理，過小會導致放不下幾個元素，就要進行擴容了，而擴容是一個很消耗效能的操作。取值過大的話，無疑會浪費更多的記憶體空間。因此在日常開發中，如果可以預估HashMap會存入節點的數量，則應該在初始化時，指定其容量。

2、為什麼負載因子是0.75

也是一個綜合考慮，如果設定過小，HashMap每put少量的資料，都要進行一次擴容，而擴容操作會消耗大量的效能。如果設定過大的話，如果設成1，容量還是16，假設現在陣列上已經佔用的15個，再要put資料進來，計算陣列index時，發生hash碰撞的概率將達到15/16，這違背的HashMap減少hash碰撞的原則。

以上這篇談談Hashmap的容量為什麼是2的冪次問題就是小編分享給大家的全部內容了，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支援我們。