HashMap的扩容机制------resize()

一:首先要知道HashMap什么时候扩容
当元素向HashMap容器中添加元素的时候,会判断当前元素的个数,如果当前元素的个数大于等于阈值时,即当前数组table的长度*加载因子就要进行自动扩容。

由于HashMap的底层数据结构是“链表散列”,即数组和链表的组合,而数组是无法自动扩容的,所以只能是换一个更大的数组去装填以前的元素和将要添加的新元素

分析resize()方法的源代码可以发现:在jdk1.7以前,resize()方法传入的参数是新数组的容量,HashMap也不是无限能扩容的,1:方法中会首先判断扩容前的旧数组容量是否已经达到最大即2^30了,如果达到了就修改阈值为int的最大取值,这样以后就不会扩容了。
2:初始化一个新Entry数组;
3:计算rehash,判断扩容的时候是否需要重新计算hash值,将此值作为参数传入到transfer方法中;这个是和jdk1.8不同的一点,待会看1.8
4:通过transfer方法将旧数组中的元素复制到新数组,在这个方法中进行了包括释放就的Entry中的对象引用,该过程中如果需要重新计算hash值就重新计算,然后根据indexfor()方法计算索引值。而索引值的计算方法为{ return h & (length-1) ;}即hashcode计算出的hash值和数组长度进行与运算。。。。。jdk1.7中重新插入到新数组的元素,如果原来一条链上的元素又被分配到同一条链上那么他们的顺序会发生倒置这个和1.8也不一样

二:jdk1.8的优化
1:resize方法源码融入了红黑树,本质和1.7区别不大,但是在插入元素的时候循环旧数组内的元素时会进行判断,如果是普通节点直接和1.7一样放置;如果是红黑树结构,就调用split()方法进行拆分放置;如果是链表,则采用下面2中要分析的方式!!!!
2:在经过一次容量判断是否大于最大值之后在进行扩容,使用的扩容方法是2次幂的扩展,**所以元素要么在原来的位置,要么在原位置在移动2次幂的位置,**如下图:图(a)表示扩容前的key1和key2两种key确定索引位

### Java HashMap 扩容机制原理与源码分析 HashMap扩容机制是其性能优化的重要部分之一,主要发生在当前存储的元素数量超过负载因子与容量的乘积时。以下是关于 HashMap 扩容机制的工作原理和源码分析: #### 1. 扩容触发条件 当向 HashMap 中插入键值对时,如果当前的键值对数量(即 size)超过了阈值(threshold),就会触发扩容操作。阈值计算公式为: \[ \text{threshold} = \text{capacity} \times \text{loadFactor} \] 其中,`capacity` 是 HashMap 的当前容量,`loadFactor` 是负载因子,默认值为 0.75[^1]。 #### 2. 扩容过程 扩容的核心思想是将原数组中的所有元素重新映射到新的数组中,新数组的容量通常是原数组容量的两倍。具体步骤如下: - **创建新数组**:创建一个容量为原数组两倍的新数组。 - **重新计算索引**:对于原数组中的每个节点,重新计算其在新数组中的位置。 - **迁移数据**:将原数组中的所有节点迁移到新数组中。 #### 3. 源码分析 以下是对 JDK 1.8 中 HashMap 扩容方法 `resize()` 的源码分析: ```java final Node<K,V>[] resize() { Node<K,V>[] oldTab = table; // 获取旧数组 int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; // 记录旧数组长度 int oldThr = threshold; // 记录旧阈值 int newCap, newThr = 0; if (oldCap > 0) { if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { // 如果旧容量已经达到了最大值,则不再扩容 threshold = Integer.MAX_VALUE; return oldTab; } else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) { newThr = oldThr << 1; // 新阈值为旧阈值的两倍 } } else if (oldThr > 0) { newCap = oldThr; } else { newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; // 默认初始容量为16 newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); // 默认负载因子为0.75 } threshold = newThr; // 更新阈值 @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; // 创建新数组 table = newTab; // 将新数组赋值给 table if (oldTab != null) { for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { Node<K,V> e; if ((e = oldTab[j]) != null) { oldTab[j] = null; // 清空旧数组中的引用 if (e.next == null) // 单个节点直接放入新数组 newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; else if (e instanceof TreeNode) // 如果是红黑树节点 ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); else { // 多个链表节点需要重新分配 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; } } } } } return newTab; } ``` #### 4. 关键点解析 - **为什么扩容为原来的两倍**:扩容为原来的两倍可以减少频繁的扩容操作,同时保持较低的哈希冲突概率[^2]。 - **为什么数组长度必须是 2 的幂次方**:通过与 `(n-1)` 进行按位与运算代替取模运算,提升效率。 - **红黑树优化**:当链表长度超过一定阈值(默认为 8)时,链表会转换为红黑树,以提高查找效率[^3]。 #### 5. 线程安全性 JDK 1.8 中的 HashMap扩容时避免了 JDK 1.7 中可能出现的死循环问题,但仍不是线程安全的。在并发环境下使用 HashMap 可能会导致数据丢失或结构损坏[^3]。 ---
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