为什么这个具有初始容量的哈希图试图调整大小？

Question

为什么这段代码会抛出异常？

public static void main(String[] args) {
    Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>(Integer.MAX_VALUE);
    System.out.println("map size: "+map.size());
    map.put(1, 1);
    System.out.println("map size: "+map.size());
}

输出：

map size: 0
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.util.HashMap.resize(HashMap.java:703)
    at java.util.HashMap.putVal(HashMap.java:628)
    at java.util.HashMap.put(HashMap.java:611)
    at com.fredcrs.codejam.NumberToBinary.main(NumberToBinary.java:24)

hashmap 是否应该只在满时才调整大小？

编辑： 它在初始化时也会抛出相同的异常：

Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>(Integer.MAX_VALUE-3);

Answer 1

在 Oracle Java 8 JDK 中，在添加元素之前不会分配 HashMap 的存储空间。

如有疑问，只需检查实现 - 您甚至可以在调试器中单步执行。

现代 JDK HashMap 实现在插入第一个元素之前实际上不会分配底层数组，即使您指定了显式大小。比如我的JDK 8版本，构造函数代码如下：

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;
    this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}

请注意，没有分配数组。此外，您请求的大小大于我系统上的MAXIMUM_CAPACITY 2³⁰，因此实际请求的大小（存储在this.threshold 中为described here）的上限为@ 987654327@。

然后，当你真正去分配数组时，实现会尝试创建一个请求大小的数组。最终，在HashMap.resize() 的深处，有一些逻辑检测到您已达到“最大容量”（因为您要求以最大容量的初始大小开始），并将底层数组的大小设置为Integer.MAX_VALUE：

    if (newThr == 0) {
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }

这随后会分配一个包含 2³¹-1 个int 元素的数组，这需要至少 8G 的堆空间。这就是你得到 OOME 的原因。当我使用-Xmx9G 运行时，它会成功完成输出：

map size: 0
map size: 1

Answer 2

new HashMap<>(Integer.MAX_VALUE);

您要求的初始数组大小为 2³¹-1 个元素，即 2,147,483,647。每个元素 8 个字节（引用为 64 位）大约是 16 GB 的内存。

除非您有 18GB 左右的可用空间供堆使用，否则您总是会收到 OOM 错误。

您请求了 16GB 的阵列内存，除非该内存可用，否则它将失败。它是否在实例化或第一次插入时失败是一个实现细节。在过去的某个时候，它会在实例化时失败。最近，代码被更改为等到第一次插入。这种改变是可能的，因为何时分配数组的细节不是任何外部合同的一部分——即它没有在 JavaDoc 中提及。