HashMap系列：树化阀值8，退化阀值6

（一）HashMap系列：负载因子0.75
（二）HashMap系列：树化阀值8，退化阀值6
（三）HashMap系列：2次方扩容
（四）HashMap系列：put元素（不看完将后悔一生！）

红黑树系列：
一、《算法—深入浅出》N叉树的介绍
二、《算法—深入浅出》红黑树的旋转
三、《算法—深入浅出》红黑树的插入
四、《算法—深入浅出》红黑树的删除

一、前言

HashMap源码中，有非常多的知识点可学习，上一篇我们已经学过了负载因子为 0.75 的来由，而本篇，我们将关注两个数字：8与6，分别代表着链表转为红黑树，以及红黑树退化为链表。

二、HashMap与JDK1.7 & JDK1.8

在JDK1.7中，HashMap的数据结构还是连续数组+单链表；
在JDK1.8中，就变为了连续数组+单链表<->红黑树的结构。

红黑树的原理、算法及实现，我已经在之前有写过，大家可以直接去查看。

这里主要讲的是JDK1.8对HashMap的一点小改进：

• 单链表的查询、插入与删除的时间复杂度都是线性的，即O(n)；
• 红黑树的查询、插入与删除的时间复杂度是O(logN)；

很明显，当 hash 冲突太多时，若还用链表，则 HashMap 的性能是不断降低的，但红黑树则很好的平衡了这点。

三、8与6

3.1、链表转为红黑树（Treeify = 8，树化）

源码中，当链表中的元素个数等于8时，则链表将会转化为红黑树。

* Because TreeNodes are about twice the size of regular nodes, we
* use them only when bins contain enough nodes to warrant use
* (see TREEIFY_THRESHOLD). And when they become too small (due to
* removal or resizing) they are converted back to plain bins.  In
* usages with well-distributed user hashCodes, tree bins are
* rarely used.  Ideally, under random hashCodes, the frequency of
* nodes in bins follows a Poisson distribution
* (http://en.wikipedia.org/wiki/Poisson_distribution) with a
* parameter of about 0.5 on average for the default resizing
* threshold of 0.75, although with a large variance because of
* resizing granularity. Ignoring variance, the expected
* occurrences of list size k are (exp(-0.5) * pow(0.5, k) /
* factorial(k)). The first values are:
*
* 0:    0.60653066
* 1:    0.30326533
* 2:    0.07581633
* 3:    0.01263606
* 4:    0.00157952
* 5:    0.00015795
* 6:    0.00001316
* 7:    0.00000094
* 8:    0.00000006
* more: less than 1 in ten million

注释中有以下几点我们需要关注：

• TreeNodes 对象所占内存是 普通Nodes 对象的 2倍；
• 理想情况下，随机哈希码和负载因子为0.75的情况下，桶中个数出现的频率服从泊松分布；

泊松分布的公式：P(X=k) = exp(-λ) * pow(λ, k) / k!
当 λ = 0.5 时，算出的概率如上！链表长度达到8的概率为0.00000006，再之后则为千万分之一！

因此，当链表元素个数为8时，就将链表转化为红黑树。

3.2、红黑树退化为链表（UnTreeify = 6）

• 如果不设退化阀值，只以8来树化与退化：
  那么8将成为一个临界值，时而树化，时而退化，此时会非常影响性能，因此，我们需要一个比8小的退化阀值；

• UNTREEIFY_THRESHOLD = 7
  同样，与上面的情况没有好多少，仅相差1个元素，仍旧会在链表与树之间反复转化；

• 那为什么是6呢？
  源码中也说了，考虑到内存（树节点比普通节点内存大2倍，以及避免反复转化），所以，退化阀值最多为6。

同时，我们还需要注意一点：

/**
 * The smallest table capacity for which bins may be treeified.
 * (Otherwise the table is resized if too many nodes in a bin.)
 * Should be at least 4 * TREEIFY_THRESHOLD to avoid conflicts
 * between resizing and treeification thresholds.
 */
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

上述注释说明了，开启树化至少是HashMap元素已经是64个时，才考虑将链表转为红黑树。

而红黑树初始默认大小是16，因此，在扩容至64之前，都还是采用连续数组+链表的方式来存储。