JDK1.8 HashMap 扩容 resize

最新推荐文章于 2025-03-10 15:23:55 发布

hongyu.g

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文章标签： java hashmap 数据结构

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/kl_Dreaming/article/details/108592298

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本文详细探讨了JDK1.8中HashMap的resize()方法，介绍了扩容过程，包括数组容量翻倍和元素迁移。重点关注了元素在扩容后如何根据新的哈希计算确定索引位置，特别是(e.hash & oldCap) == 0条件判断的意义，解释了为何在某些情况下元素索引位置不变。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

之前一直没了解过HashMap的扩容机制，相关的方法是resize()方法，下面看下这个方法。

final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        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);
        }
        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;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

上面的是源码，这个方法有点长，我们可以拆成两段来理解，

原数组扩容，每次扩大之前的2倍
扩容后，元素的迁移

HashMap在首次添加元素或元素个数达到阈值时，会进行调用resize方法进行扩容操作。下面这段代码还是比较好理解的

Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            //扩大两倍
            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);
        }
        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];
         //指向扩容后的数组
        table = newTab;

我们重点看元素迁移这段代码

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)
                    	  //(1) 
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                    	//(2)
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                    	  //(3)
                        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) {
                        	//元素位置未变
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                        	//元素位置变化，数组索引位置+扩容前数组长度
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }

我们主要看代码中标记1、2、3的部分，
（1）数组索引上只有一个元素时，重新按扩容后的长度进行哈希计算确定索引位置。
（2）数组索引上的元素是红黑树时，进行相关树的操作，这个我们今天先不看。
（3）重点看标记3的这部分代码，表示当前数组索引上有多个元素时，有两种处理，索引位置不变+索引位置变化。

如何判断元素索引位置不变，看源码中是通过(e.hash & oldCap) == 0 判断的，为什么呢？

HashMap是以2的倍数扩容的，两者二进制位高位差1，

16用二进制表示是 00010000
32用二进制表示是 00100000

HashMap是通过 (n - 1) & hash 确定索引位置，

15用二进制表示是 00001111
31用二进制表示是 00011111

现有元素key为14，17，我们分别计算下在数组长度为16和32下的索引位置，

14用二进制表示是 00001110，

数组长度为16，00001110 & 00001111 =1（14与15与运算），索引值为14 ，00001110 &00010000 = 0（14与16与运算）
数组长度为32，00001110 & 00011111=17（14与31与运算），索引值为14，00001110 & 00100000= 0（14与32与运算）

17用二进制表示是 00010001，

数组长度为16，00010001 & 00001111 =1（17与15与运算），索引值为1 ，00010001 & 00010000 = 1（17与16与运算）
数组长度为32，00010001 & 00011111 =17（17与31与运算），索引值为17，00010001 & 00100000= 17（17与32与运算）

从以上可以看出， (e.hash & oldCap) == 0