HashMap为什么要先插入再扩容JDK1.8

JDK1.8开始HashMap为什么要先插入后扩容,网上查找有说先扩容再插入可以少遍历之类的,其实不管是先扩容还是先插入,它的原则还是尾插法都是避免不了要遍历的,那它为什么还是要先插入呢，只要看插入逻辑和扩充逻辑做了哪些操作就知道了,以下也 只是个人的理解,如有错误欢迎指点

首先看下JDK1.8 HashMap插入的源码

1:插入操作如果数组中的节点是红黑树是往节点中插入节点, 如果是链表的时候可能会要从链表升级成红黑树,似乎先插入再扩容还是先扩容后插入都是没影响的都是要遍历, 那问题原因就在扩容机制里

else if (p instanceof TreeNode)
    e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
    for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
        if ((e = p.next) == null) {
            p.next = newNode(hash, key, value, null);
            /**
            *  这里要满足当前链表的长度>=7，遍历是从根节点开始,因此相当于包括根节点有8个时再插入就会调用此方法
            */
            if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                treeifyBin(tab, hash);
            break;
        }
        if (e.hash == hash &&
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            break;
        p = e;
    }
}

2:再看看扩容的源码中有个关键的代码((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);

if (loHead != null) {
    if (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
        tab[index] = loHead.untreeify(map);
    else {
        tab[index] = loHead;
        if (hiHead != null) // (else is already treeified)
            loHead.treeify(tab);
    }
}
if (hiHead != null) {
    if (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
        tab[index + bit] = hiHead.untreeify(map);
    else {
        tab[index + bit] = hiHead;
        if (loHead != null)
            hiHead.treeify(tab);
    }
}

扩容的时候如果红黑树节点的个数<=6个时,就会降级成链表了

HashMap为何将红黑树降级链表的阈值设置成6而不是7, 就是防止节点在红黑树与链表之间因插入扩容而频繁的转变,频繁的转变是要消耗性能,而插入时的操作中将红黑树变成链表的触发条件就是扩容

下面就举例频繁转变临界点的情况 ,根据频繁转变临界点的情况对比来说明原因,假设插入的节点刚好都在当前的链表或者红黑树的索引位置上

临界点情形一

假设当前插入节点是红黑树结构有7个, 如果先扩容后会有1个节点移到别的index索引时,导致当前红黑树的节点变成6个就会降级成链表再插入变成7个节点的链表。
而如果是先插入的话就是8个节点红黑树,然后扩容即使有1个节点移到别的位置也还是7个节点也不会转变成链表

临界点情形二

和情形一逻辑相反的情况,如果当前插入节点为8个且为链表的时候,如果先扩容后会有1个节点移到别的index索引时再插入还是8个节点链表不会变红黑树,而如果是先插入就会变成红黑树再扩容有1节点移动时变成8个节点的红黑树,如果此时移除节点又有可能降成链表,先分析下移除节点时降链表条件的源码

//这是移除时的部分源码
if (root == null || root.right == null ||  (rl = root.left) == null || rl.left == null) {
       tab[index] = first.untreeify(map);  // too small
       return;
}

可以看出在移除节点的时候不一定是6个节点就会导致红黑树降级成链表,根据红黑树的特点有可能当前链表 3 <= Nodes <=6时才会降级成链表

这里也给一个模拟HashMap造出红黑树的测试代码,红黑树为7个节点的时候,从64扩容到128时导致了key为64的节点移到第64的索引中去,而红黑树就变成了链表了

public static void main(String[] args) {
        //默认64个大小hashMap,只要数组长度>=64, 且链表 》=8时时才会转红黑树
        HashMap map = new HashMap<>(64);
        map.put(0, "王二麻子 0");
        map.put(64, "王二麻子 1");
        map.put(128, "王二麻子 2");
        map.put(256, "王二麻子 3");
        map.put(512, "王二麻子 4");
        map.put(1024, "王二麻子 5");
        map.put(2048, "王二麻子 6");
        map.put(4096, "王二麻子 7");
        map.put(8192, "王二麻子 8");
        //以上步骤就会生成在第0的索引上的一个9个节点的红黑树结构
        map.remove(8192);
        map.remove(4096);
        //移除二个后此时是一个有7个节点的红黑树
        //这一步添加41个其他位置上的节点,只要不在0节点上就行,让节点总数达到 64*0.75 = 48个
        for (int i = 1; i <= 41; i++) {
            map.put(i, "张三 " + i);
        }
        //插入第49个时触发扩容,此后红黑树结构就变成链表结构了
        map.put(42, "李四");
    }

以上只是个人观点,如有错误欢迎指点