HashMap 容量為2次冪的原因
阿新 • • 發佈：2018-12-16
我們都知道 hashmap 的底層是一個數組加連結串列的結構，當向其中新增一個元素的時候，需要根據key的hash值，去確定其在陣列中的具體位置。
看原始碼，我們可以發現，確定陣列位置的實現是 i=（n-1）& hash，其中 n 代表陣列的長度，即map的容量。
當n為2的冪次方時，（n-1）& hash 的值是均勻分佈的，我們假設n=16，hash從0開始遞增：
| hash | （n-1）& hash | 結果 |
|---|---|---|
| 0 | 1111 & 0 | 0 |
| 1 | 1111 & 1 | 1 |
| 2 | 1111 & 10 | 2 |
| 3 | 1111 & 11 | 3 |
| 4 | 1111 & 100 | 4 |
| 5 | 1111 & 101 | 5 |
| …… | …… | …… |
| 16 | 1111 & 10000 | 0 |
| 17 | 1111 & 10001 | 1 |
| 18 | 1111 & 10010 | 2 |
當n不為2的冪次方時，（n-1）& hash 的值不是是均勻分佈的，我們假設n=15，hash從0開始遞增：
| hash | （n-1）& hash | 結果 |
|---|---|---|
| 0 | 1110 & 0 | 0 |
| 1 | 1110 & 1 | 0 |
| 2 | 1110 & 10 | 2 |
| 3 | 1110 & 11 | 2 |
| 4 | 1110 & 100 | 4 |
| 5 | 1110 & 101 | 4 |
| …… | …… | …… |
| 16 | 1110 & 10000 | 0 |
| 17 | 1110 & 10001 | 0 |
| 18 | 1110 & 10010 | 2 |
由上面可以看出，當我們根據key的hash確定其在陣列的位置時，如果n為2的冪次方，可以保證資料的均勻插入，如果n不是2的冪次方，可能陣列的一些位置永遠不會插入資料，浪費陣列的空間，加大hash衝突。
另一方面，一般我們可能會想通過 % 求餘來確定位置，這樣也可以，只不過效能不如 & 運算。而且當n是2的冪次方時：hash & (length - 1) == hash % length
因此，HashMap 容量為2次冪的原因，就是為了資料的的均勻分佈，減少hash衝突，畢竟hash衝突越大，代表陣列中一個鏈的長度越大，這樣的話會降低hashmap的效能。