一、結論
首先先放出結論，根據阿里巴巴java開發規範中，第一章第五節第9點；
【推薦】集合初始化時，指定集合初始值大小。
說明：HashMap 使用 HashMap(int initialCapacity) 初始化， 正例：initialCapacity = (需要存儲的元素個數 / 負載因子) + 1。注意負載因子（即 loader
factor）默認爲 0.75，如果暫時無法確定初始值大小，請設置爲 16（即默認值）。
反例：HashMap 需要放置 1024 個元素，由於沒有設置容量初始大小，隨着元素不斷增加，容
量 7 次被迫擴大，resize 需要重建 hash 表，嚴重影響性能。
也就是公式：
n ----- 需要存儲的元素個數
c ----- 建議設置容量大小
c = （n * 4 / 3） + 1
如果我們需要存3個，按這個公式應該設置爲5，而不是4，其實它的容量也不是5，而是8。
二、代碼解析
2.1 斷點
首先按照我們平時的習慣，存儲3個，設置容量爲3
在map實例化和put方法代碼打上斷點
public static void main(String[] args) {
int n = 3;
HashMap<Object, Object> map = new HashMap<>(n);
map.put("a","a");
map.put("b","a");
map.put("c","a");
System.out.println(1);
}
並且在HashMap的putVal（）方法打上兩個斷點，所有put方法都會進入到這個方法中
/**
* Implements Map.put and related methods
*
* @param hash hash for key
* @param key the key
* @param value the value to put
* @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
* @param evict if false, the table is in creation mode.
* @return previous value, or null if none
*/
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
//下面一行代碼打上斷點
* n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
//下面一行代碼打上斷點
* if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
在HashMap的構造方法上的最後一行打上斷點
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
* capacity and load factor.
*
* @param initialCapacity the initial capacity
* @param loadFactor the load factor
* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative
* or the load factor is nonpositive
*/
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
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;
//打上斷點
* this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
在resize()方法，也就是擴容的方法中打上斷點
/**
* Initializes or doubles table size. If null, allocates in
* accord with initial capacity target held in field threshold.
* Otherwise, because we are using power-of-two expansion, the
* elements from each bin must either stay at same index, or move
* with a power of two offset in the new table.
*
* @return the table
*/
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
//打上斷點
* if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
//打上斷點
* if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
//打上斷點
* return newTab;
}
2.2 debug
a、 3個元素容量爲3
在運行時，先把HashMap的斷點先跳過，因爲很多類中都涉及到HashMap使用，等運行到我們main方法使用HashMap時再打開HashMap的斷點，debug程序。
第一步先是到了構造方法的斷點
tableSizeFor這個方法，能獲取到入參往上取的一個2次冪值。比如我們的3，就會得到4。 5就會得到8
這裏還只是將閾值thr設置成了4，而不是容量cap，容量還是3
繼續F8，到第一次put方法調用，進入到putval斷點
可以看到因爲table爲null，調用到了resize方法，也就是不管初始化容量怎麼設置，第一次put都會resize一次
進入到resize方法，可以看到有幾個變量，oldCap上一次的容量，oldThr上一次閾值，newCap新容量，newThr新閾值
因爲oldCap爲0，進入else if，將newCap=oldThr,也就是這裏纔將容量設置爲我們那個實例化HashMap的初始化容量的往上取二次冪的值
同時繼續往下執行，因爲newThr=0，根據負載因子計算出閾值，得到newThr=4*0.75=3，並真正賦值給全局變量，真正的閾值threshold
跳到resize方法結尾，看到幾個變量現在的值如下
跳出resize方法，回到putval方法，到下一次可能resize的地方
這裏發現++0<3，所以不會進入resize方法
再到第二次put，按F8，發現前面的斷點都沒有觸發，再一次到了if (++size > threshold)判斷這裏，這裏size是1，也就是++1<3，不會進入resize方法
後面的put也是，沒有進入resize方法。
上面是3個元素，設置容量爲3.結論，只在第一次put的時候resize了一次。
b、 5個元素容量爲5
如果是5個元素，容量爲5呢？
根據上面我們知道，HashMap會在實例化的時候，將閾值臨時設置爲往上取二次冪，也就是8，第一次put的時候，設置容量爲8，閾值是8*0.75=6
進入第一次put時的resize方法底部的斷點可以看到，確實是這樣
並且根據putval方法底部的
if (++size > threshold)
resize();
可以得知，第7次put，size爲6（size從0開始）纔會第二次調用resize方法。
結論 只會第一次put的時候resize
c、容量爲7元素爲7
這個時候同理容量會變成8,
到了第7次put的時候，size是6，if (++size > threshold)滿足條件，第二次resize，容量變成16，閾值變成12
三、結論
根據debug可知，HashMap在實例化的時候不會初始化容量。第一次put的時候纔會設置容量，閾值，並且會進行一次resize
我們在構造函數傳的值，如果不是二次冪，都會往上取二次冪的值，比如5，得8，設置爲容量
擴容除了第一次put的時候，還會發生在達到閾值的時候
其實阿里的公式也不是最精準的，在我們要存放的元素個數正好是閾值的時候，比如6，經過公式得到9，HashMap再取二次冪，容量爲16,其實6個元素的話容量爲8是可以剛剛好的，不過也不用太計較這些了