【面试题】说说HashMap是如何进行扩容的？

最新推荐文章于 2025-05-08 18:30:20 发布
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HashMap在数组满时会两倍扩容，扩容过程中通过rehash将原数组元素迁移到新数组。在16到32的扩容例子中，由于新n-1的高位多一个1，导致某些元素位置改变。rehash通过位运算提高效率，避免使用取模操作。扩容时，如果桶单元是链表或红黑树，会根据与旧容量的运算决定在新桶的位置。

HashMap扩容：两倍扩容，底层为数组，当数组满了之后，会自动扩容。

扩容：扩大数组长度，对原数组进行rehash操作，把原数组copy到新数组中

问题：假设16数组中[<>]同一个位置存放了多对key-value，当扩容为32位时，其中某对或多对key-value发生了位置的变动。

扩容后，要进行rehash重新将hash值与n-1进行与运算。如下

数组长度=16

n-1 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111

hash1 1111 1111 1111 1111 0000 1111 0000 0101

&结果 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

&结果=5（index为5的位置）

n-1 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111

hash2 1111 1111 1111 1111 0000 1111 0001 0101

&结果 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

&结果=5（index为5的位置）

在数组长度为16的时候，两个hash值的位置是一样的，用链表来进行处理，出现一个hash冲突的问题

如果数组长度扩容之后为32，重新对每个hash值进行寻址，也就是用每个hash值跟新数组的length-1进行与操作

数组长度=32

n-1 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1111

hash1 1111

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一. 面试题及剖析 1. 今日面试题 HashMap与HashTable的区别有哪些？ hash一致性算法了解吗？原理是什么？底层怎么实现的? ....... 2. 题目剖析 今天这道题目，考察的还是我们对集合，尤其是Map集合的掌握情况。在前面的章节中，壹哥 就给大家讲过，HashMap和Hashtable都是Map集合的子类，我们开发时用的最多的Map子类就是HashMap。早期的时候在多线程环境下，Hashtable用的也蛮多，但是现在已经我们不建议使用Hashtable了，因为Has
【Android面试题八股文】说HashMap，SparseArrary原理，SparseArrary相比HashMap的优点、concurrentHashMap如何实现线程安全?
字节卷动
06-05 660
请说-说HashMap，SparseArrary原理，SparseArrary相比HashMap的优点、concurrentHashMap如何实现线程安全? 这道题想考察什么 ? 考察的知识点 考生如何回答 HashMap的基本原理 SparseArray的基本原理 SparseArray的优点 SparseArray的缺点 什么情况下我们使用SparseArray代替HashMap ArrayMap ConcurrentHashMap基本原理
HashMap 的扩容机制是怎样的？
smart_an的专栏
02-17 829
作者简介：大家好，我是码炫码哥，前中兴通讯、美团架构师，现任某互联网公司CTO，兼职码炫课堂主讲源码系列专题代表作：《jdk源码&多线程&高并发》，《深入tomcat源码解析》，《深入netty源码解析》，《深入dubbo源码解析》，《深入springboot源码解析》，《深入spring源码解析》，《深入redis源码解析》等联系qq：184480602，加我进群，大家一起学习，一起进步，一起对抗互联网寒冬。
【6】面试官必问：说一说 HashMap 中的容量与扩容如何实现？
Java烂猪皮
05-24 864
1、table.length = 2^n，是为了能利用位运算（&）来求 key 的下标，而 h&(length-1) 是为了充分利用 table 的空间，并减少 key 的碰撞2、加载因子太小， table 需要不断的扩容，影响 put 效率；太大会导致碰撞越来越多，链表越来越长（转红黑树），影响效率；0.75 是一个比较理想的中间值。
HashMap 的底层实现（判断元素存放的位置，解决哈希冲突，优化扩容）
weixin_45992021的博客
10-15 1388
在Java中，保存数据有两种比较简单的数据结构：数组和链表。数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难；链表的特点是：寻址困难，但插入和删除容易；所以我们将数组和链表结合在一起（即散列表），发挥两者各自的优势
Java HashMap的扩容
superxlcr的博客
05-30 6189
关于Java HashMap的扩容总结
HashMap如何扩容？
weixin_46072507的博客
05-08 1180
维度说明扩容触发元素数量超过 threshold扩容后容量原容量的 2 倍rehash 算法位置只分配在原位置或原位置 + oldCap，无需重新计算 hash红黑树支持，可树化或退化性能优化点使用位运算替代模运算，提高定位效率如你需要，我可以写一个例子来追踪一次put触发扩容的过程，包括 hash 值变化、index 变化、链表拆分过程。是否需要？
字节跳动面试官：说说HashMap 的设计与优化？
lt_xiaodou的博客
09-20 279
本文主要是说了 hashmap 的初始化过程，以及 hashcode 的计算方式。对于红黑树转化这部分只代码做了一些简单的代码翻译。对于 hashmap 红黑树这块逻辑由于涉及到数据结构，以后再希望有时间在做一篇文章单独描述。对于 hashmap 拓容，以及红黑树转链表部分也会在后面的更新中补充。
面试题 说说hashmap
08-30
如果当前容量小于64，则会进行扩容操作，以保证哈希表的负载因子不会过高。 在存储过程中，HashMap还会判断元素的hashcode是否相同，如果hashcode相同，则会使用equals方法判断元素是否重复。如果元素重复，那么...
HashMap是如何扩容的
weixin_50705644的博客
04-30 234
HashMap
HashMap的扩容操作实现
Flying_Fish_roe的博客
10-26 1296
HashMap的扩容操作是其高效存储和快速查找的关键。扩容操作通过创建一个更大的数组和重新分布所有元素来保持哈希表的性能。然而，扩容是一个代价较高的操作，可能会影响性能，特别是在元素数量庞大时。因此，理解HashMap的扩容机制以及如何合理设置初始容量和负载因子，对于编写高性能的 Java 程序至关重要。在多线程环境中，HashMap的扩容还可能带来线程安全问题，因此在并发场景中应使用等线程安全的集合类来替代HashMap。
HashMap的扩容方式
qq_40021015的博客
03-28 5496
HashMap在容量超过负载因子所定义的容量之后，就会扩容。java里的数组是无法自己扩容的，将HashMap的大小扩大为原来数组的两倍 我们来看jdk1.8扩容的源码 final Node<K,V>[] resize() { //oldTab：引用扩容前的哈希表 Node<K,V>[] oldTab = table; //oldCap：表示扩容前的table数组的长度 int oldCap = (oldTab ==
HashMap扩容
m0_66941325的博客
07-13 1543
HashMap在JDK1.8的时候使用数组+链表+红黑树---也叫哈希桶。静态内部类Node就是一个节点，多个Node节点构成链表，当链表长度大于8，数据总量超过64转为红黑树。关于参数的源码设置关于HashMap初始值为2^(4)=16hash桶最大容量为2^(30)转化因子为0.75当链表长度为8时，且数组最大数据量为64时会产生树化，由链表转为红黑树当链表长度小于6时，会从红黑树退回链表。
HashMap的扩容过程
weixin_43735471的博客
01-24 1464
HashMap初始化和扩容机制
面试题：说说HashMap的扩容过程？
码瘾的空间
06-18 6612
  这是一道阿里的面试题，考察你对HashMap源码的了解情况，废话不多说，咱们就直接上源码吧！ jdk 1.7 源码 void resize(int newCapacity) { Entry[] oldTable = table;//保存旧数组 int oldCapacity = oldTable.length; if (oldCapacity =...
简述HashMap的扩容机制
Nicky's blog
07-16 6503
resize这个方法是HashMap的扩容方法。HashMap在扩容时，都是翻两倍，比如16的容量扩大到32,。HashMap进行扩容的方法是比较巧妙的，扩容后，与原来的下标(n-1)&hash相对，其实只是多了1bit位。扩容后节点要么是在原来位置，听起来好像很懵，所以还是认真看下面的分析：下面给出例子，比如从容量为16扩容到32时，画图表示：进行扩容，扩大到原来的两倍：到这一步，下标，扩容后的数据10101和原来的00101相比，其实就是多了1bit，10101。
hashmap扩容_HashMap是如何工作的
weixin_39886024的博客
11-29 164
作者：阿进的写字台HashMap 在 JAVA 中是怎么工作的？基于Hash的原理什么是哈希？最简单形式的 hash，是一种在对任何变量/对象的属性应用任何公式/算法后， 为其分配唯一代码的方法。一个真正的 hash 方法必须遵循下面的原则哈希函数每次在相同或相等的对象上应用哈希函数时, 应每次返回相同的哈希码。换句话说, 两个相等的对象必须一致地生成相同的哈希码。Java 中所有的对象都有 Ha...
hashMap的扩容
麋鹿麋鹿迷了路
04-11 696
一、扩容时机： 1、HashMap使用的是懒加载，构造完HashMap对象后，只要不进行put 方法插入元素之前，HashMap并不会去初始化或者扩容table。 2、当进行put的时候发现hashMap的容量达到阈值Capacity*loadFactor时发生扩容且当前加入的数据引起hash冲突 因为上面这两个条件，所以存在下面这些情况： （1）、就是hashmap在存值的时候（默...
HashMap的扩容机制
lishuai_24的博客
03-08 783
负载因子：它是衡量一个HashMap是否需要扩容的一个阙值，默认值为0.75.当HashMap中的元素数量超过容量与负载因子的乘积时，就会触发扩容。为了减少扩容频率和性能损失，通常需要在初始化的时候合理的预估未来的可能的数据量，设置合适的初始容量。扩容后，新的容量是原来的两倍，所以对于已存在的键值对，它们在新的表中的位置可能是原索引，也可能是原索引+原容量，取决于扩容后哈希值高位的变化。扩容的过程不是简单的增加桶的数量，而是将桶的数量进行翻本，即，从默认的16扩容到32，再次扩容时，从32扩容到64……
✅HashMap是如何扩容的？
最新发布
07-31
<think>我们刚刚讨论过HashMap的数据结构（数组+链表+红黑树），现在用户聚焦在扩容机制上。根据引用内容，用户已经明确要求了解扩容机制如何工作，且引用中提供了关键信息：触发条件（size>threshold）、扩容步骤（2倍扩容、rehash）、以及优化（高低位拆分）。需要将这些信息整合成逻辑清晰的解释。 用户可能已经了解基础概念（如负载因子），所以直接深入机制细节，但避免过度深入源码。重点突出： 1. 触发条件（数学公式明确阈值计算） 2. 扩容过程（数组翻倍、数据迁移） 3. 优化点（高位运算如何避免重新哈希） 同时注意引用标记：引用[1][2][3][4]都与扩容相关，需在对应解释处标注。例如阈值计算公式来自引用[4]，扩容优化参考引用[3]。 最后生成相关问题要围绕扩容机制延伸（如为什么是2倍扩容、负载因子影响等）。</think>### Java HashMap 扩容机制详解 HashMap 的扩容机制是其性能优化的核心设计，通过动态调整桶数组大小平衡哈希冲突与内存消耗。以下是扩容机制的完整工作流程（基于 Java 8+）： --- #### 一、扩容触发条件 1. **核心判定公式**： $$ \text{size} > \text{capacity} \times \text{loadFactor} $$ - `size`：当前键值对数量 - `capacity`：桶数组长度（默认 16） - `loadFactor`：负载因子（默认 0.75） **示例**：默认桶数组长度 16 → 扩容阈值 $16 \times 0.75 = 12$，当元素超过 12 时触发扩容[^4]。 2. **树化联动触发**： - 当链表长度 ≥ 8 但桶数组长度 < 64 时，**优先扩容代替树化**（避免过早树化带来的开销）[^2]。 --- #### 二、扩容具体步骤 1. **创建新桶数组**： - 新容量 = 旧容量 × 2（如 16 → 32） - 新扩容阈值 = 新容量 × 负载因子（如 32 × 0.75 = 24）[^1]。 2. **数据迁移（Rehashing）**： 遍历旧数组的每个桶，对每个节点： - **计算新位置**： $$ \text{新下标} = \text{hash} \ \& \ (\text{新容量} - 1) $$ - **高低位拆分优化**（避免重新计算哈希）： - 若 `(hash & oldCap) == 0` → 节点留在**低位区**（原下标位置） - 否则迁移到**高位区**（原下标 + 旧容量位置） *例如*：旧容量 16（二进制 10000），若 hash 第 5 位为 1 则迁移到高位[^3]。 3. **链表/树拆分**： - 链表：根据高位判断拆分成两个链表 - 红黑树：拆分后若节点数 ≤ 6 则退化为链表 4. **释放旧数组**： 完成迁移后，旧数组被垃圾回收。 --- #### 三、性能优化设计 | **机制** | **作用** | |-------------------|--------------------------------------------------------------------------| | **2倍扩容** | 保持桶长度为 2 的幂次方，使 `hash & (capacity-1)` 等效取模运算，加速定位 | | **高低位拆分** | 直接利用原哈希值计算新位置，避免重新哈希（时间复杂度 $O(n)$→$O(1)$/节点）[^3] | | **树化联动扩容** | 桶数量不足时优先扩容而非树化，减少红黑树构建开销 | --- #### 四、扩容开销与规避建议 1. **开销来源**： - 数据迁移需遍历所有节点（时间复杂度 $O(n)$） - 频繁扩容影响写入性能（如初始容量过小） 2. **优化建议**： - **预分配容量**：若预期存储 100 个元素，初始化时设置 `new HashMap<>(128)`（$128 \times 0.75 > 100$） - **调整负载因子**：对内存敏感场景可增大负载因子（如 0.9），但会增加哈希碰撞概率[^1]。 --- ### 原理示意图 ``` 旧桶数组 (容量=8) 新桶数组 (容量=16) [0] → A → B [0] → A // 低位区 [4] → C → D [4] → C // 低位区 [8] → B // 高位区 (原下标0 + 旧容量8) [12]→ D // 高位区 (原下标4 + 旧容量8) ``` > 说明：节点 B 的 `hash & 8 !=0` 迁移到高位区，避免重新计算哈希值。 --- ### 相关问题 1. 为什么 HashMap 的桶数组长度必须是 2 的幂次方？ 2. 负载因子设为 0.75 的数学依据是什么？ 3. 高低位拆分优化如何减少扩容时的计算开销？ 4. 在多线程环境下扩容会导致什么问题？ 5. 红黑树在扩容后一定会退化成链表吗？ [^1]: HashMap 扩容机制详解与优化建议 [^2]: 扩容与树化机制的协同设计原理 [^3]: 高低位拆分优化实现高效 Rehashing [^4]: 扩容阈值计算与触发条件解析
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