HashMap(3)进阶篇--HashMap扩容机制

1.什么是resize：

resize就是重新计算容量；当我们不断的向HashMap对象里不停的添加元素时，HashMap对象内部的数组就会出现无法装载更多的元素，这是对象就需要扩大数组的长度，以便能装入更多的元素；当然Java里的数组是无法自动扩容的，方法是使用一个新的数组代替已有的容量小的数组；就像我们用一个小桶装水，如果想装更多的水，就得换大水桶。

2.什么时候需要resize():

当向容器添加元素的时候，会判断当前容器的元素个数，如果大于等于阈值—即当前数组的长度乘以加载因子的值的时候，就要自动扩容。

扩容：（源码 661-662）

计算阀值：

1.第一次创建Hash表时：

2.对HashMap进行扩容时：

3.源码分析：

final Node[] resize() {
    //保存旧的 Hash 数组
    Node[] oldTab = table;
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    int oldThr = threshold;
    int newCap, newThr = 0;
    if (oldCap > 0) {
        //超过最大容量，不再进行扩充
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return oldTab;
        }
        //容量没有超过最大值，容量变为原来的两倍
        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                 oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                 //阀值变为原来的两倍
            newThr = oldThr << 1; 
    }
    else if (oldThr > 0) 
        newCap = oldThr;
    else {
    //阀值和容量使用默认值
        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    }
    if (newThr == 0) {
    //计算新的阀值
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        //阀值没有超过最大阀值，设置新的阀值
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    threshold = newThr;
    @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
    //创建新的 Hash 表
        Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
    table = newTab;
    //遍历旧的 Hash 表
    if (oldTab != null) {
        for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
            Node e;
            if ((e = oldTab[j]) != null) {
                //释放空间
                oldTab[j] = null;
                //当前节点不是以链表的形式存在
                if (e.next == null)
                    newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    //红黑树的形式，略过
                else if (e instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                else { 
                //以链表形式存在的节点；
                //这一段还是看下面的图解吧，搞了好久才懂得 ^_^
                    Node loHead = null, loTail = null;
                    Node hiHead = null, hiTail = null;
                    Node 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) {
                    //最后一个节点的下一个节点做空
                        loTail.next = null;
                        newTab[j] = loHead;
                    }
                    if (hiTail != null) {
                    //最后一个节点的下一个节点做空
                        hiTail.next = null;
                        newTab[j + oldCap] = hiHead;
                    }
                }
            }
        }
    }
    return newTab;
}

以链表形式存在的节点:

存在两个数他们的 Hash 值分别为：5，21 二进制形式分别为（0101，10101）。

若没有进行扩容时容量为 16，进行扩容之后的容量为 32

坐标点的计算（计算规则 ：e.hash & (newCap - 1)）：

没有进行扩容时：

可以看到两个Hash值所计算的坐标是相同的。

进行扩容之后：

可以看出经过扩容之后，两次计算的坐标出现了不同，但是第二个坐标点增加了 oldCap 个长度。

再看看 e.hash & oldCap 所计算出的结果：

可以看到当 e.hash & oldCap == 0 是，原来的坐标没有发生变化，e.hash & oldCap != 0 在原来坐标的前提下增加 oldCap 。

两条链表的连接过程：

在向表中连接的时候最后一个节点的下一个节点做空。

总结：

1. 在对 HashMap 进行扩容时，阀值会变为原来的两倍；
2. 在对HashMap进行扩容的时候，HashMap的容量会变为原来的两倍；
3. 扩容是一个特别耗性能的操作，所以当程序员在使用HashMap的时候，估算map的大小，初始化的时候给一个大致的数值，避免map进行频繁的扩容。
4. 负载因子是可以修改的，也可以大于1，但是建议不要轻易修改，除非情况非常特殊。