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HashMap加载因子为什么是0.75?转化红黑树阈值为8?

原创 XML/XSL 作者:mengmie 时间:2020-08-20 09:46:56 1 删除 编辑

  加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度,它衡量的是一个散列表的空间的使用程度,负载因子越大表示散列表的装填程度越高,反之愈小。

  HashMap加载因子为什么是0.75?转化红黑树阈值为8?

  对于使用链表法的散列表来说,查找一个元素的平均时间是O(1+a)。因此如果负载因子越大,对空间的利用更充分,然而后果是查找效率的降低;如果负载因子太小,那么散列表的数据将过于稀疏,对空间造成严重浪费。

  如果你看过源代码,你会发现在初始条件下,HashMap在时间和空间两者间折中选择了0.75

  /**

  *The load factor used when none specified in constructor.

  */

  static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR=0.75f;

  但是为什么一定是0.75?而不是0.8,0.6,这里有一个非常重要的概念:泊松分布。

  相信大家都学过概率论,对这个大名鼎鼎的定律感觉应该是既熟悉又陌生。本篇文章的重点不是为大家普及概率论知识,这里就简单介绍下。

  泊松分布是最重要的离散分布之一,它多出现在当X表示在一定的时间或空间内出现的事件个数这种场合。

  HashMap加载因子为什么是0.75?转化红黑树阈值为8?

  举个简单的例子,假如你一个老板,新开张了一家酒店,这个时候应该如何准备一天所用的食材呢?

  准备的太多,最后卖不掉这么多菜只能浪费扔掉;准备不够,又接不了生意。但是你有很多同行和朋友,他们会告诉你很多经验。

  比如把一天分成几个时间段,上午、下午、晚上每个时间段大概会来多少个客人,每一桌大概会点几个菜。综合下来,就可以大致知道在一天的时间内,估计出需要准备的食材数量。

  我们接下来看看HashMap源码注释的原话:

  Ideally,under random hashCodes,the frequency of nodes in bins follows a Poisson distribution with a parameter of about 0.5 on average for the default resizing threshold of 0.75,although with a large variance because of resizing granularity.Ignoring variance,the expected occurrences of list size k are(exp(-0.5)*pow(0.5,k)/factorial(k)).

  0:0.60653066

  1:0.30326533

  2:0.07581633

  3:0.01263606

  4:0.00157952

  5:0.0001579

  6:0.00001316

  7:0.00000094

  8:0.00000006

  more:less than 1 in ten million

  翻译过来说的是,在理想情况下,使用随机哈希码,节点出现的频率在hash桶中遵循泊松分布。

  对照桶中元素个数和概率的表,可以看到当用0.75作为加载因子时,桶中元素到达8个的时候,概率已经变得非常小,因此每个碰撞位置的链表长度超过8个是几乎不可能的,因此在链表节点到达8时才开始转化为红黑树。


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