HashMap的长度为何要是2的n次方

HashMap为了存取高效，要尽可能较少碰撞，就是要尽可能把数据分配均匀，每一个链表长度大体相同，这个实现就在把数据存到哪一个链表中的算法；
这个算法实际就是取模，hash%length，计算机中直接求余效率不如位移运算，源码中作了优化hash&(length-1)，
hash%length==hash&(length-1)的前提是length是2的n次方；
为何这样能均匀分布减小碰撞呢？2的n次方实际就是1后面n个0，2的n次方-1  实际就是n个1；
例如长度为9时候，3&(9-1)=0  2&(9-1)=0 ，都在0上，碰撞了；
例如长度为8时候，3&(8-1)=3  2&(8-1)=2 ，不一样位置上，不碰撞；

 

其实就是按位“与”的时候，每一位都能  &1  ，也就是和1111……1111111进行与运算

0000 0011     3

& 0000 1000      8

= 0000 0000      0

0000 0010     2

& 0000 1000    8

= 0000 0000      0

 -------------------------------------------------------------

0000 0011     3

& 0000 0111     7

= 0000 0011       3

0000 0010      2

& 0000 0111      7

= 0000 0010      2

固然若是不考虑效率直接求余便可（就不须要要求长度必须是2的n次方了）

 

JDK1.8 中 hash 函数的实现

JDK1.8中再次优化了这个哈希函数，把 key 的 hashCode 方法返回值右移16位，即丢弃低16位，高16位全为0 ，而后在于 hashCode 返回值作异或运算，即高 16 位与低 16 位进行异或运算，这么作能够在数组 table 的 length 比较小的时候，也能保证考虑到高低Bit都参与到 hash 的计算中，同时不会有太大的开销，扰动处理次数也从 4次位运算 + 5次异或运算 下降到 1次位运算 + 1次异或运算

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
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进过上述的扰动函数只是获得了合适的 hash 值，可是尚未肯定在 Node[] 数组中的角标，在 JDK1.7中存在一个函数，JDK1.8中虽然没有可是只是把这步运算放到了 put 函数中。咱们就看下这个函数实现：

static int indexFor(int h, int length) {
     return h & (length-1);  // 取模运算
}
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为了让 hash 值可以对应到现有数组中的位置，咱们上篇文章讲到一个方法为 取模运算，即 hash % length，获得结果做为角标位置。可是 HashMap 就厉害了，连这一步取模运算的都优化了。咱们须要知道一个计算机对于2进制的运算是要快于10进制的，取模算是10进制的运算了，而位与运算就要更高效一些了。

咱们知道 HashMap 底层数组的长度老是 2^n ,转为二进制老是 1000 即1后边多个0的状况。此时一个数与 2^n 取模，等价于 一个数与 2^n - 1作位与运算。而 JDK 中就使用h & (length-1) 运算替代了对 length取模。咱们根据图片来看一个具体的例子：

 

 

图片来自：https://tech.meituan.com/java-hashmap.html 侵删。

小结

经过上边的分析咱们能够到以下结论：

• 在存储元素以前，HashMap 会对 key 的 hashCode 返回值作进一步扰动函数处理，1.7 中扰动函数使用了 4次位运算 + 5次异或运算，1.8 中下降到 1次位运算 + 1次异或运算
• 扰动处理后的 hash 与 哈希表数组length -1 作位与运算获得最终元素储存的哈希桶角标位置。