hashMap的扩容

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(默认大小为16,负载因子0.75,阈值12),可能达到最后存满16个值的时候,再存入第17个值才会发生扩容现象,因为前16个值,每个值在底层数组中分别占据一个位置,并没有发生hash碰撞。

(2)、当然也有可能存储更多值(超多16个值,最多可以存26个值)都还没有扩容。原理:前11个值全部hash碰撞,存到数组的同一个位置(这时元素个数小于阈值12,不会扩容),后面所有存入的15个值全部分散到数组剩下的15个位置(这时元素个数大于等于阈值,但是每次存入的元素并没有发生hash碰撞,所以不会扩容),前面11+15=26,所以在存入第27个值的时候才同时满足上面两个条件,这时候才会发生扩容现象。

 

二、扩容步骤:

1、创建一个新的Entry空数组,长度是原数组的2倍。

2、ReHash:遍历原Entry数组,把所有的Entry重新Hash到新数组。为什么要重新Hash呢?因为长度扩大以后,Hash的规则也随之改变。hash公式:index = HashCode(Key) & (Length - 1)

3、元素的table索引为其hash值的后N位确定,那么扩容后的table大小即为2的N+1次方,则其中元素的table索引为其hash值的后N+1位确定,比原来多了一位。

因此,table中的元素只有两种情况:

  1. 元素hash值第N+1位为0:不需要进行位置调整
  2. 元素hash值第N+1位为1:调整至原索引的两倍位置

 

 

<< `HashMap` 是 Java 集合框架中的重要组成部分之一,用于存储键值对(key-value pairs)。当 `HashMap` 中的数据量超过其容量限制时,就需要进行扩容操作。下面是关于 `HashMap` 扩容机制的具体介绍。 ### HashMap扩容过程 1. **初始状态**: - 当创建一个新的 `HashMap` 对象时,默认的初始化容量为 16(即底层数组大小为 16),加载因子默认为 0.75。 - 公式:threshold = 容量 * 加载因子 ```java int threshold = (int)(capacity * loadFactor); ``` 初始阈值为 12 (`16 * 0.75`),这意味着如果当前元素数量达到或超过该阈值,则触发扩容操作。 2. **扩容时机**: - 每次向 `HashMap` 插入新数据之前都会检查是否满足以下条件: 如果 `size >= threshold` (其中 size 表示实际包含的有效键值对数目),则执行扩容逻辑。 3. **扩容步骤**: - 创建新的更大的底层数组。通常情况下会将原数组长度翻倍,并重新计算 hash 值以分配到新位置上。(假设原来 capacity=16, 新容量变为 32) - 将旧表中的所有条目逐一迁移到新的大数组中去。 4. **迁移过程中可能遇到的问题及处理方式**: - 在 JDK8 及之后版本里优化了链表结构,在大量冲突的情况下使用红黑树替代普通单向链表形式;此外还有其他细节上的改进如 CAS 循环等保证线程安全等问题不再赘述。 ```java import java.util.HashMap; public class Test { public static void main(String[] args) throws Exception{ // 构造一个空的HashMap实例 HashMap<Integer,Integer> map=new HashMap<>(8,(float)0.5); System.out.println("Initial Threshold:"+map.threshold()); for(int i=0;i<9;i++){ if(i==8){ System.out.println("\nBefore putting key "+i+", table is :"); printTable(map.table); //Put will trigger resize here since current entries count reaches to the initial threshold value. map.put(i,i*10); System.out.println("\nAfter Resize operation:"); printTable(map.table); }else { map.put(i,i*10); } } } private static <K,V>void printTable(Entry<K,V>[] tab){ Entry<K,V> e; int idx=0; while(idx <tab.length ){ e=tab[idx++]; if(e!=null){ do{ System.out.printf("[%d]=%s -> ",idx-1,e.value ); e=e.next; }while(e != null ); System.out.print("null\n"); } else{System.out.printf("[%d]=null\n",idx-1);} } } } ``` 上述程序演示了一个自定义的小型测试用例展示如何打印出每次插入前后的内部哈希桶分布情况以及触发重置的过程。需要注意的是这里简化了一些实现细节方便理解原理即可。 ### 解释: - 在上面的例子中我们手动设定了较小的初始容量与较低负载因子从而加快出现扩容现象以便观察效果; - 方法 `printTable()` 展现现有表格布局状况包括每个索引处是否有节点链接形成链条等情况便于追踪整个变化轨迹。 - 第九次调用put()方法的时候因为已经达到预设门限所以开始扩展空间并将已有内容复制过去调整后的位置。
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