浅谈HashMap的扩容

HashMap是Java中常用的数据结构之一，它通过key-value的方式存储数据，以便于快速查找和访问。当HashMap中的元素数量超过了它的负载因子(load factor)与容量(capacity)的乘积时，就需要对HashMap进行扩容，以保证HashMap的性能。下面我们来浅谈一下HashMap的扩容机制，以及用代码示例演示HashMap的扩容过程。

首先，HashMap的扩容会发生在put操作时，即往HashMap中添加一个新的键值对时。在put操作中，当HashMap中的元素数量超过了它的负载因子与容量的乘积时，就需要对HashMap进行扩容。具体的扩容过程包括以下几个步骤：

接下来，我们用代码示例来演示HashMap的扩容过程：

1. 计算新的容量 首先，需要计算新的HashMap的容量。计算公式如下：

   newCapacity = oldCapacity << 1;
   

   其中，<< 是位运算符，表示将 oldCapacity 左移一位，相当于乘以 2。

2. 创建新的数组 根据计算出的新容量，创建一个新的Entry数组。

3. 将旧数组中的元素复制到新数组中 将旧的Entry数组中的元素复制到新的Entry数组中，这个过程可能比较耗时。

4. 计算新的hash值并插入到新的数组中 将新的元素插入到新的Entry数组中，并计算它们在数组中的位置。

5. 调整threshold 最后，更新HashMap的阈值threshold，它等于新的容量与负载因子的乘积。

   import java.util.HashMap;
   
   public class HashMapExample {
       public static void main(String[] args) {
           HashMap map = new HashMap<>(4);
           map.put("key1", "value1");
           map.put("key2", "value2");
           map.put("key3", "value3");
           map.put("key4", "value4");
           map.put("key5", "value5");
       }
   }
   

   上面的代码中，我们创建了一个初始容量为4的HashMap，并添加了5个元素。由于HashMap的负载因子默认为0.75，当元素数量达到3时，HashMap就会进行扩容。接下来，我们通过debug模式来查看HashMap的扩容过程。

   在put操作中，当元素数量达到阈值时，会调用resize方法进行扩容。在resize方法中，会根据当前容量计算出新容量，并创建新的Entry数组。具体代码如下：

   void resize(int newCapacity) {
       Entry[] oldTable = table;
       int oldCapacity = oldTable.length;
       if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
           threshold = Integer.MAX_VALUE;
           return;
       }
       Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
       transfer(newTable, initHashSeed