啊哈瞬间之tableSizeFor函数

导读：我记得在《编程珠玑》一书中，作者提到了总有一些优秀的编程思想会让人忍不住发出“啊哈”的声音，这有可能是叹为观止，也有可能是恍然大悟。

1. 简介

tableSizeFor是Java的hashmap/concurrenthashmap的源码中比较重要的一个函数，其功能是：返回一个比输入值大或相等的，离该值最近的2的整数次幂。举例：输入值是5，则该函数返回值是8（2的3次幂），输入值是4，则返回4。说实话，在我真正理解这个函数之前，如果你把它的源码放到我面前，让我说出这个函数的功能，我可能真的无法说出答案。在我花时间理解之后，我是忍不住内心发出了“啊哈”的赞叹！

如果你感兴趣，可以先不看后面的介绍，然后对照我上面所说的功能，看看自己是如何实现的？

OK，如果你已经写好了，那让我们看看java原作者是怎么实现的吧？话不多说，先上源码，本文中使用的是JDK11的源码。

 private static final int tableSizeFor(int c) {int n = -1 >>> Integer.numberOfLeadingZeros(c - 1);return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}

2. 剖析过程

如果你看完上面的几行代码后瞬间就理解了，那么恭喜你，我已经献上了我的膝盖，后面也没必要继续看了。否则的话，我们就试着一起来理解一下吧~~

2.1 -1的二进制表示

取原码：00000000 00000000 00000000 00000001
求反码（逐位求反）：11111111 11111111 11111111 11111110
得补码（反码+1）：11111111 11111111 11111111 11111111

也就是说-1的二进制表示是：11111111 11111111 11111111 11111111，事实上上面的过程就是求一个负数二进制表示方法的过程。

2.2 位运算

java中常见的位运算包括：按位与&、按位或|、按位非~、按位异或^，也包括>>（右移位），<<（左移位）。

右移位符号>> N通常理解为除以2的N次幂，左移<< N可理解为乘以2的N次幂。那>>>又是几个意思呢？看着也是移位。

>>：带符号右移，正数右移后高位补0，负数右移后高位补1，因此4>>1 = 2 ，-4>>1 = -2。
>>>：无符号右移，不管正数还是负数，右移后高位都补0。
因此，对于正数来说，二者返回值一样，但如果是负数，则相差很远，如果你是想实现除以2的效果，那么请用>>吧。

2.3 算法核心

核心在于用“二进制”来思考问题，而不是十进制，对于任意一个整数，换算为二进制之后（以5为例是0101，高位的0省略），那么比它大的2的整数次幂最小的一个值即是高一位置1，其他位置0（以5为例是1000，换算为二进制是8）。那么怎么实现这个想法呢？
作者巧妙的使用了-1进行>>>操作，右移的位数使用了Integer.numberOfLeadingZeros(c - 1)，比如c是5，则0100（5-1）前面的0的位数是29，将-1>>>29位得到的是0111；然后再将结果+1，得到1000（8），就是我们期望的结果啦~

先减1再加1这个简直是神操作，既能刚好得到一个2的整数幂的值，而且能避免边界情况，即输入值本身就是2的整数幂的情况，比如输入值为4的时候，如果不减1操作，那么得到的就是8了。

好了，tableSizeFor就解析到这儿了，不知道你啊哈了没？