HashMap 容量為什麼總是為 2 的次冪？
作者：Helloworld先生
https;?/blog.csdn.net/u010841296/article/details/82832166
HashMap是根據key的hash值決策key放入到哪個桶（bucket）中，通過 tab=[(n - 1) & hash] 公式計算得出，其中tab是一個雜湊表。
1. 為什麼要保證 capacity 是2的次冪呢？
1）在get方法實現中，實際上是匹配連結串列中的 Node[] tab 中的資料。
(n - 1) & hash實際上是計算出 key 在 tab 中索引位置，當key的hash沒有衝突時，key在HashMap儲存的位置就是匹配的node中的第一個節點。如果hash有衝突，就會在node裡面節點中查詢，直至匹配到相等的key。
2）因為 n 永遠是2的次冪，所以 n-1 通過 二進位制表示，永遠都是尾端以連續1的形式表示（00001111，00000011）
當(n - 1) 和 hash 做與運算時，會保留hash中 後 x 位的 1
例如 00001111 & 10000011 = 00000011
這樣做有2個好處
-
&運算速度快，至少比%取模運算塊
-
能保證 索引值 肯定在 capacity 中，不會超出陣列長度
-
(n - 1) & hash，當n為2次冪時，會滿足一個公式：(n - 1) & hash = hash % n
2.為什麼要通過 (n - 1) & hash 決定桶的索引呢？
1）key具體應該在哪個桶中，肯定要和key掛鉤的，HashMap顧名思義就是通過hash演算法高效的把儲存的資料查詢出來，所以HashMap的所有get 和 set 的操作都和hash相關。
2）既然是通過hash的方式，那麼不可避免的會出現hash衝突的場景。hash衝突就是指 2個key 通過hash演算法得出的雜湊值是相等的。hash衝突是不可避免的，所以如何儘量避免hash衝突，或者在hash衝突時如何高效定位到資料的真實儲存位置就是HashMap中最核心的部分。
3）首先要提的一點是 HashMap中 capacity 可以在建構函式中指定，如果不指定預設是2 的 (n = 4) 次方，即16。
public HashMap(int initialCapacity) { this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR); }
4）HashMap中的hash也做了比較特別的處理，(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)。
先獲得key的hashCode的值 h，然後 h 和 h右移16位 做異或運算。
實質上是把一個數的低16位與他的高16位做異或運算，因為在前面 (n - 1) & hash 的計算中，hash變數只有末x位會參與到運算。使高16位也參與到hash的運算能減少衝突。
例如1000000的二進位制是
00000000 00001111 01000010 01000000
右移16位：
00000000 00000000 00000000 00001111
異或
00000000 00001111 01000010 01001111
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
3.capacity 永遠都是 2 次冪，那麼如果我們指定 initialCapacity 不為 2次冪時呢，是不是就破壞了這個規則？
答案是：不會的，HashMap 的tableSizeFor方法做了處理，能保證n永遠都是2次冪。
/**
* Returns a power of two size for the given target capacity.
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
//cap-1後，n的二進位制最右一位肯定和cap的最右一位不同，即一個為0，一個為1，例如cap=17（00010001），n=cap-1=16（00010000）
int n = cap - 1;
//n = (00010000 | 00001000) = 00011000
n |= n >>> 1;
//n = (00011000 | 00000110) = 00011110
n |= n >>> 2;
//n = (00011110 | 00000001) = 00011111
n |= n >>> 4;
//n = (00011111 | 00000000) = 00011111
n |= n >>> 8;
//n = (00011111 | 00000000) = 00011111
n |= n >>> 16;
//n = 00011111 = 31
//n = 31 + 1 = 32, 即最終的cap = 32 = 2 的 (n=5)次方
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
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