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在Java开发中，HashMap是最常用的非同步集合类，其性能至关重要。关于HashMap容量设置的选择，阿里巴巴Java开发手册中提到一个重要建议：在已知HashMap中将要存放的元素数量时，设置合理的初始容量可以显著提升性能。本文将深入分析这个问题，并提供实用的容量设置策略。
HashMap的性能瓶颈主要体现在两方面：一是哈希冲突的概率，二是扩容时的性能开销。默认情况下，HashMap的容量设置为16，这在处理大规模数据时往往不足以应对需求，导致频繁的扩容操作。
通过代码测试可以观察到，未初始化容量的HashMap在存储大量数据时表现出明显的性能下降。例如，在存储10亿个键值对时，未初始化容量的HashMap耗时较长，而初始容量设置为5千万或10亿时，性能显著提升。这证明了合理的容量设置能够有效减少扩容的频率，从而提高整体性能。
HashMap的容量计算机制有一些值得注意的细节。传统的初始化容量设置并非直接使用用户指定的值，而是经过一系列计算后得到一个第一个大于该值的2的幂。具体来说：
计算逻辑
容量计算的逻辑如下：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;
这段代码的作用是找到一个大于cap的最小2的幂数。例如，cap为5时，计算结果为8；cap为9时，计算结果为16。
特殊处理
该逻辑在JDK 1.7和1.8中有所不同。在1.7中，容量设置会在第一次put操作时生效，而在1.8中，容量设置会直接生效。这一点需要开发者注意，尤其是在跨版本兼容性要求较高的项目中。在已知将要存储的元素数量（expectedSize）的情况下，如何选择合适的容量是一个关键问题。《阿里巴巴Java开发手册》建议采用以下公式计算初始容量：
int capacity = (expectedSize / 0.75F) + 1;
这个公式考虑了HashMap默认的负载因子（0.75），确保在存储元素时减少扩容的次数。例如，当expectedSize为10时，计算结果为14，这样可以避免在存储6个元素时就触发扩容的情况。
在开发过程中，合理设置HashMap的初始容量可以显著提升性能。但需要注意的是，JDK会对初始容量进行自动调整，最终返回一个大于指定值的第一个2的幂数。因此，在实际应用中，可以通过公式expectedSize / 0.75F + 1.0F计算一个合理的初始容量。
putAll方法采用了expectedSize / 0.75F + 1.0F公式，而put方法并未采用这个公式？这背后反映了JDK在不同操作的性能优化策略。putAll方法需要一次性批量存储大量数据，因此采用较为保守的容量计算公式以确保稳定性。而put方法则更注重灵活性，允许用户根据具体需求动态调整容量。
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