HashMap 扩容加载因子

最近在看HashMap源码，对于扩容因子=0.75感到很费解，为什么在用了75%的容量的时候就要进行扩容呢？数组中明明还有25%的空间没有使用。为什么不等到数组几乎满了（扩容因子=0.95）的时候才进行扩容？扩容因子=0.95和扩容因子=0.75有什么区别吗？

首先来看一下什么是扩容因子。假设hash函数是理想的，数据会通过hash函数均匀的映射到数组上。一个数据映射到每一个桶（bucket）的概率是相等的。那么在任意的数组容量下，put一个数据发生碰撞的概率=数组中元素的个数数组容量 \frac{数组中元素的个数}{数组容量}
数组容量
数组中元素的个数

而数组的扩容门槛threshold = capacity * loadFactorloadFactor。也就是说扩容因子就是HashMap在扩容门槛的状态下，put操作发生碰撞的概率。
那么，扩容因子等于0.75还是0.95的区别就很明显了。扩容因子=0.75。当使用量接近数组容量的75%的时候，数组中还有25%的剩余空间。平均来看，就是每4个桶（bucket）中还有一个是空的，当我们向map中put数据的时候，发生碰撞的概率是75%。因为这25%的空闲空间的存在，发生hash碰撞的概率还处在一个可以接受的范围内。

而当扩容因子=0.95的时候，平均来看，就是每20个桶（bucket）中才有一个是空的，此时数组中几乎没有空闲的桶（bucket），当我们put数据的时候，碰撞的概率是95%，几乎可以认为会发生碰撞。

除此之外，碰撞的概率越大，put的元素就越多，平均到每个桶中的元素的数量也越多。一旦发生碰撞，需要付出更大的代价。所以，如果扩容因子越大，碰撞的概率也就越大，发生碰撞后的代价也更大，结果导致效率大打折扣。
因此扩容因子=0.75也是一个空间换时间的考虑，0.75这个数值应该是经过充分的考虑决定的。

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {//初始容量不能<0if (initialCapacity < 0)throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: "+ initialCapacity);//初始容量不能 > 最大容量值，HashMap的最大容量值为2^30if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;//负载因子不能 < 0if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: "+ loadFactor);// 计算出大于 initialCapacity 的最小的 2 的 n 次方值。int capacity = 1;while (capacity < initialCapacity)capacity <<= 1;this.loadFactor = loadFactor;//设置HashMap的容量极限，当HashMap的容量达到该极限时就会进行扩容操作threshold = (int) (capacity * loadFactor);//初始化table数组table = new Entry[capacity];init();
}

在这里提到了两个参数：初始容量，加载因子。

这两个参数是影响HashMap性能的重要参数，其中容量表示哈希表中桶的数量，初始容量是创建哈希表时的容量，

加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度，它衡量的是一个散列表的空间的使用程度，负载因子越大表示散列表的装填程度越高，反之愈小。

对于使用链表法的散列表来说，查找一个元素的平均时间是O(1+a)，因此如果负载因子越大，对空间的利用更充分，然而后果是查找效率的降低；

**如果负载因子太小，那么散列表的数据将过于稀疏，对空间造成严重浪费。**系统默认负载因子为0.75，一般情况下我们是无需修改的。

## 欢迎交流