Java 集合面试题, 为什么 HashMap 在 Java 中扩容时采用 2 的 n 次方倍?

Step 1

Q:: Java 集合框架有哪些？请简要介绍。

A:: Java 集合框架包括 List、Set、Map 等。List 是有序的集合，允许重复元素；Set 是无序的集合，不允许重复元素；Map 是键值对的集合，键不能重复，值可以重复。常见的实现类有 ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap 等。

Step 2

Q:: 为什么 HashMap 在 Java 中扩容时采用 2 的 n 次方倍？

A:: HashMap 采用 2 的 n 次方倍扩容是为了优化散列算法的效率。在进行键值对存储时，HashMap 通过 hashCode() 方法计算出键的哈希值，然后通过 (n-1) & hash 计算存储位置。n 为 HashMap 的容量，如果 n 是 2 的 n 次方，这种计算方式可以保证桶的分布更加均匀，减少哈希冲突，提升查找效率。

Step 3

Q:: HashMap 的工作原理是什么？

A:: HashMap 基于哈希表实现，通过 hashCode() 方法计算键的哈希值并将其映射到对应的桶中。当出现哈希冲突时，采用链表或红黑树来解决冲突。Java 8 引入了红黑树，当链表长度超过一定阈值时，将链表转换为红黑树，以提高性能。

Step 4

Q:: 什么是负载因子？HashMap 的默认负载因子是多少？

A:: 负载因子是指 HashMap 在自动扩容前允许填满的比例，默认负载因子为 0.75。当 HashMap 中的元素数量超过容量乘以负载因子时，HashMap 会进行扩容操作。合理的负载因子可以在时间和空间效率之间取得平衡。