為什麼HashMap擴容是2倍以及容量為什麼是2的n次冪
** java8**
為什麼HashMap擴容是2倍以及容量為什麼是2的n次冪，和這個陣列下標的計算方法有著千絲萬縷的關係。
先看看計算陣列下標原始碼：
由上圖我們可以看到，<key,value>要放到陣列的那個位置，它會通過key的hash值和陣列長度-1進行與運算來計算得出。也就是
(n - 1) & hash
這裡n就是陣列長度。 可以看出一旦陣列擴容，算式中n就發生了變化，那麼原來元素下標也會發生變化，<key,value>就要移動位置。
如果每一次擴容所有的<key,value>都要移動，勢必帶來效能上的不足。
但是當擴容是2倍，我們就會發現非常有趣的地方。
我們來看一下hashmap的擴容過程。
16（預設）-> 32(擴容一次) -> 64(擴容兩次)
從10進制中我們或許發現不了什麼，但是它是進行與運算所以咱們只要二進位制，這時就有點意思了。
0001 0000 //16二進位制
0010 0000 //32二進位制
0100 0000 //64二進位制
-1之後則變為
0000 1111
0001 1111
0011 1111
比如現在我們有三個<key,value>要插入，通過計算key的hash值分別為
0101 1010 0011 1101
0101 1010 0011 1101
1110 0100 0001 0001
代入計算之後
| hashCode(計算的hash值只用高16) | size=16 | size=32 | 是否移位 |
|---|---|---|---|
| 1010 0011 1101 | 1010 0011 1101&1111 | 1010 0011 1101&11111 | 向前移動16位 |
| 1010 0011 1101 | 1010 0011 1101 |
1010 0011 1101&11111 | 不用移位 |
| 0100 0001 0001 | 0100 0001 0001&1111 | 0100 0001 0001&11111 | 向前移動16位 |
我們發現，擴容後是否移位，由擴容後key的hashcode參與計算的最高位是否1為所決定，並且移動的方向只有一個，即向高位移動。因此，可以根據對最高位進行檢測的結果來決定是否移位，從而可以優化效能，不用每一個元素都進行移位，
是否移位，由擴容後表示的最高位是否1為所決定，並且移動的方向只有一個，即向高位移動。因此，可以根據對最高位進行檢測的結果來決定是否移位，從而可以優化效能，不用每一個元素都進行移位。最高位為0 與運算之後的值依然與之前相同說明不用向高位移動。為1則需要向高位移動。
結論，原因有二：
第一雜湊函式的問題 將元素充分雜湊，避免不必要的雜湊衝突。
通過除留餘數法方式獲取桶號，因為Hash表的大小始終為2的n次冪，因此可以將取模轉為位運算操作，提高效率，容量n為2的冪次方，n-1的二進位制會全為1，位運算時可以充分雜湊，避免不必要的雜湊衝突。
第二就是擴容時桶內元素是否向高位移動的問題。擴容為2倍，參與計算的hashcode高位為1則移動，為0則不移動，也就是說一個桶內元素只有一半的概率需要移動，從而優化了效能。