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深入Java集合學習系列:HashMap的實現(xiàn)原理(2)

系統(tǒng) 1773 0

5.??? HashMap 的性能參數(shù):

?? ? HashMap ? 包含如下幾個構(gòu)造器:

?? ? HashMap() :構(gòu)建一個初始容量為 ? 16 ,負載因子為 ? 0.75 ? ? HashMap

?? ? HashMap(int initialCapacity) :構(gòu)建一個初始容量為 ? initialCapacity ,負載因子為 ? 0.75 ? ? HashMap

?? ? HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) :以指定初始容量、指定的負載因子創(chuàng)建一個 ? HashMap

?? ? HashMap 的基礎(chǔ)構(gòu)造器 HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) 帶有兩個參數(shù),它們是初始容量 initialCapacity 和加載因子 loadFactor

?? ? initialCapacity HashMap 的最大容量,即為底層數(shù)組的長度。

?? ? loadFactor :負載因子 loadFactor 定義為:散列表的實際元素數(shù)目 (n)/ ? 散列表的容量 (m)

?? ? 負載因子衡量的是一個散列表的空間的使用程度,負載因子越大表示散列表的裝填程度越高,反之愈小。對于使用鏈表法的散列表來說,查找一個元素的平均時間是 O(1+a) ,因此如果負載因子越大,對空間的利用更充分,然而后果是查找效率的降低;如果負載因子太小,那么散列表的數(shù)據(jù)將過于稀疏,對空間造成嚴重浪費。

?? ? HashMap 的實現(xiàn)中,通過 threshold 字段來判斷 HashMap 的最大容量:

threshold = (int)(capacity * loadFactor);

結(jié)合負載因子的定義公式可知, threshold 就是在此 loadFactor capacity 對應下允許的最大元素數(shù)目,超過這個數(shù)目就重新 resize ,以降低實際的負載因子。默認的的負載因子 0.75 是對空間和時間效率的一個平衡選擇。當容量超出此最大容量時, ? resize 后的 HashMap 容量是容量的兩倍:

if (size++ >= threshold)?? ?
resize(2 * table.length);?

6.??? Fail-Fast 機制:

?? ? 我們知道 java.util.HashMap 不是線程安全的,因此如果在使用迭代器的過程中有其他線程修改了 map ,那么將拋出 ConcurrentModificationException ,這就是所謂 fail-fast 策略。

?? ? 這一策略在源碼中的實現(xiàn)是通過 modCount 域, modCount 顧名思義就是修改次數(shù),對 HashMap 內(nèi)容的修改都將增加這個值,那么在迭代器初始化過程中會將這個值賦給迭代器的 expectedModCount

HashIterator() {
expectedModCount = modCount;
if (size > 0) { // advance to first entry
Entry[] t = table;
while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)
;
}
}

在迭代過程中,判斷 modCount expectedModCount 是否相等,如果不相等就表示已經(jīng)有其他線程修改了 Map:

?? 注意到 modCount 聲明為 volatile ,保證線程之間修改的可見性。

final Entry<K,V> nextEntry() {?? ?
if (modCount != expectedModCount)?? ?
throw new ConcurrentModificationException();

HashMap API 中指出:

?? ? 由所有 HashMap 類的 “collection ? 視圖方法 所返回的迭代器都是快速失敗的:在迭代器創(chuàng)建之后,如果從結(jié)構(gòu)上對映射進行修改,除非通過迭代器本身的 ? remove ? 方法,其他任何時間任何方式的修改,迭代器都將拋出 ? ConcurrentModificationException 。因此,面對并發(fā)的修改,迭代器很快就會完全失敗,而不冒在將來不確定的時間發(fā)生任意不確定行為的風險。

?? ? 注意,迭代器的快速失敗行為不能得到保證,一般來說,存在非同步的并發(fā)修改時,不可能作出任何堅決的保證。快速失敗迭代器盡最大努力拋出 ConcurrentModificationException 。因此,編寫依賴于此異常的程序的做法是錯誤的,正確做法是:迭代器的快速失敗行為應該僅用于檢測程序錯誤。

參考資料:

JDK API HashMap???? ? HashMap ? 源代碼???? ? 深入理解 HashMap

通過分析 JDK 源代碼研究 Hash 存儲機制 ??? ? java.util.HashMap源碼要點淺析

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