面试题:Hashmap如果输入值不是2的幂比如10会怎么样?

如果创建HashMap对象时,输入的数组长度是10,不是2的幂,HashMap通过一通位移运算和或运算得到的肯定是2的幂次数,并且是离那个数最近的数字。

源代码如下:

//创建HashMap集合的对象,指定数组长度是10,不是2的幂
HashMap hashMap = new HashMap(10);
public HashMap(int initialCapacity) {//initialCapacity=10
   this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
 }
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {//initialCapacity=10
     if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);
    this.loadFactor = loadFactor;
    this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);//initialCapacity=10
}
  /**
   * Returns a power of two size for the given target capacity.
  */
    static final int tableSizeFor(int cap) {//int cap = 10
        int n = cap - 1;
        n |= n >>> 1;
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
    }

说明:

由此可以看到,当在实例化HashMap实例时,如果给定了initialCapacity(假设是10),由于HashMap的capacity必须都是2的幂,因此这个方法用于找到大于等于initialCapacity(假设是10)的最小的2的幂(initialCapacity如果就是2的幂,则返回的还是这个数)。
下面分析这个算法:
1)、首先,为什么要对cap做减1操作。int n = cap - 1;
这是为了防止,cap已经是2的幂。如果cap已经是2的幂, 又没有执行这个减1操作,则执行完后面的几条无符号右移操作之后,返回的capacity将是这个cap的2倍。如果不懂,要看完后面的几个无符号右移之后再回来看看。
下面看看这几个无符号右移操作:
2)、如果n这时为0了(经过了cap-1之后),则经过后面的几次无符号右移依然是0,最后返回的capacity是 1(最后有个n+1的操作)。
这里只讨论n不等于0的情况。

3)、注意:|(按位或运算):运算规则:相同的二进制数位上,都是0的时候,结果为0,否则为1。

第一次右移

int n = cap - 1;//cap=10  n=9
n |= n >>> 1;
	00000000 00000000 00000000 00001001 //9
|	
	00000000 00000000 00000000 00000100 //9右移之后变为4
-------------------------------------------------
	00000000 00000000 00000000 00001101 //按位异或之后是13

由于n不等于0,则n的二进制表示中总会有一bit为1,这时考虑最高位的1。通过无符号右移1位,则将最高位的1右移了1位,再做或操作,使得n的二进制表示中与最高位的1紧邻的右边一位也为1,如:

00000000 00000000 00000000 00001101

第二次右移

 n |= n >>> 2;//n通过第一次右移变为了:n=13
	00000000 00000000 00000000 00001101  // 13
|
    00000000 00000000 00000000 00000011  //13右移之后变为3
-------------------------------------------------
	00000000 00000000 00000000 00001111 //按位异或之后是15

注意,这个n已经经过了n |= n >>> 1; 操作。假设此时n为00000000 00000000 00000000 00001101 ,则n无符号右移两位,会将最高位两个连续的1右移两位,然后再与原来的n做或操作,这样n的二进制表示的高位中会有4个连续的1。如:

00000000 00000000 00000000 00001111 //按位异或之后是15

第三次右移 :

n |= n >>> 4;//n通过第一、二次右移变为了:n=15
	00000000 00000000 00000000 00001111  // 15
|
    00000000 00000000 00000000 00000000  //15右移之后变为0
-------------------------------------------------
	00000000 00000000 00000000 00001111 //按位异或之后是15

这次把已经有的高位中的连续的4个1,右移4位,再做或操作,这样n的二进制表示的高位中正常会有8个连续的1。如00001111 1111xxxxxx 。
以此类推
注意,容量最大也就是32bit的正数,因此最后n |= n >>> 16; ,最多也就32个1(但是这已经是负数了。在执行tableSizeFor之前,对initialCapacity做了判断,如果大于MAXIMUM_CAPACITY(2 ^ 30),则取MAXIMUM_CAPACITY。如果等于MAXIMUM_CAPACITY(2 ^ 30),会执行移位操作。所以这里面的移位操作之后,最大30个1,不会大于等于MAXIMUM_CAPACITY。30个1,加1之后得2 ^ 30) 。
请看下面的一个完整例子:

image-20191115151657917

注意,得到的这个capacity却被赋值给了threshold。

this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);//initialCapacity=10
posted @ 2021-01-18 23:42  天宇轩-王  阅读(200)  评论(0编辑  收藏  举报