Java基础——HashMap 的长度为什么是 2 的幂次方
HashMap 的长度为什么是 2 的幂次方
为了能让 HashMap 存取高效,尽量较少碰撞,也就是要尽量把数据分配均匀。我们上面也讲到了过了,Hash 值的范围值-2147483648 到 2147483647,前后加起来大概 40 亿的映射空间,只要哈希函数映射得比较均匀松散,一般应用是很难出现碰撞的。但问题是一个 40 亿长度的数组,内存是放不下的。所以这个散列值是不能直接拿来用的。用之前还要先做对数组的长度取模运算,得到的余数才能用来要存放的位置也就是对应的数组下标。这个数组下标的计算方法是“ (n - 1) & hash
”。(n 代表数组长度)。这也就解释了 HashMap 的长度为什么是 2 的幂次方。
这个算法应该如何设计呢?
我们首先可能会想到采用%取余的操作来实现。但是,重点来了:“取余(%)操作中如果除数是 2 的幂次则等价于与其除数减一的与(&)操作(也就是说 hash%length==hash&(length-1)的前提是 length 是 2 的 n 次方;)。” 并且 采用二进制位操作 &,相对于%能够提高运算效率,这就解释了 HashMap 的长度为什么是 2 的幂次方
在Java中,表达式 (n - 1) & hash
常用于计算哈希表中键的索引。其中 n
表示哈希表的大小(通常为2的幂),hash
表示键的哈希码。
表达式 (n - 1) & hash
计算了 n - 1
和 hash
的按位与。由于 n
是2的幂,所以 n - 1
的所有低位都被设置为1。当这个值与 hash
进行按位与时,它实际上是将 hash
除以 n
后取余数,这样可以确保结果索引在界内(介于0和n-1之间)。
下面是一个例子:
int n = 16; // 哈希表大小(2的幂)
int hash = 42; // 键的哈希码
int index = (n - 1) & hash; // 哈希表中键的索引
在这个例子中,(n - 1) & hash
计算了 (16 - 1) & 42
, 相当于 15 & 42
. 在二进制中,相当于:
1111 (15)
&101010 (42)
-------
1010 (10)
因此,在这种情况下,在大小为16的哈希表中,具有哈希码为42的键的索引将是10。