HashMap的扩容源码分析

hashmap扩容

oldCap	newCap
oldCap=0 && threshold ==0(没有指定容量)	16
oldCap=0 && threshold >0 (指定了容量)	cap = threshold
0 < oldCap < MAXIMUM_CAPACITY （一般情况）	原容量2倍
oldCap>= MAXIMUM_CAPACITY（长度超过规定最大值)	不扩容

       我们可以看到即使进入到resize方法也未必会扩容，如果 oldCap>= MAXIMUM_CAPACITY时，即使超过扩容阈值也不会对原数组扩容；；

下面我们看源码实现：

    final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {//当oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY（1<<30）时,不扩容;
                threshold = Integer.MAX_VALUE;//阈值设置为最大整数
                return oldTab;
            }
            //oldCap < MAXIMUM_CAPACITY 时，扩容：newCap = oldCap << 1；
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // 2倍oldThr
        }
        else if (oldThr > 0) //创建对象时，指定了容量大小；
            newCap = oldThr;
        else {               // 初始化时newCap = 16；newThr = 16 * 0.75 = 12；
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {//设置新阈值newThr，
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        
if (oldTab != null) {//将oldTab的数据复制到newTab中
}

看到上面有一段逻辑

 if (oldCap > 0) {
 ....
 }
 else if(oldThr >0){
 .....
 }

        为什么会有这样的判断？原因是什么？因为我们知道thr = cap * loadFactor；如果cap=0，那thr也就等于0；那为什么还要做这种判断呢？
        原因：在HashMap的构造方法中可以指定HashMap的容量，在这个时候会初始化threshold的值，并且不会创建table，因此会出现oldCap=0,而oldThr!=0的情况；

总结resize的流程图：

---------------------------------------------------------------------------------UPDATE---------------------------------------------------------------------

HashMap数据迁移

  HashMap中，table的长度 :len 是 2ⁿ ,并且计算下标 使用的是： hash & (len - 1) ;并且每次扩容都是 2 倍扩容；newLen = 2 * oldLen;综合以上这些信息使得被迁移的数据有一个特点：每一个node的坐标只有2种取值： i（不变），(i + len);

  我们仔细观察，扩容前后的坐标；可以看出来同一个hash值，在扩容前后的坐标变化，扩容后只有高位多了一位 ，其余位置上没有变化；高位 x 只有 0 ，1 这两种取值；

• 最高位 x=0；和扩容前坐标一样： i；
• 最高位 x=1；比 扩容前坐标 增加 16（len）值为：（i + len） ；

  经过上面的分析，我们知道同一个node扩容后，下标的取值只有2种；而同一条链表上的节点，对应的数组下标都是一样的；因此，同一条链表在扩容之后可能会 分出2条链表；只需要遍历链表就可以将其分离成2条链表然后分别将2条链表 的表头迁移到新数组这样就完成了这条链表的数据迁移了；

  红黑树也是一样的，红黑树也会分化出2条TreeNode链表；这个必须要清楚一点的是，TreeNode同时维护了 双向链表 和 红黑树 这2种结构；也就是说TreeNode也可以看作是链表；这样扩容的处理就和链表一样了；

  有了上面的理解之后再看扩容过程就简单很多了；从下标位置： 0 -> len -1 ；开始迁移数据：

• 首先要检查下标位置上是否有数据；
• 没有数据，就继续下个位置的数据迁移；
• 有数据，就检查是TreeNode红黑树还是 普通Node链表；
• 分别遍历 TreeNode ，Node链表；TreeNode分离开后还要检查下TreeNode链表的长度；如果大于8,还要将TreeNode链表重新转换成红黑树；小于 8 ，就将TreeNode链表转换成 Node链表；

  前面分析到使用扩容后长度可以计算扩容后的node坐标；坐标值大于 n，就是坐标更改了；小于 n，坐标值就没变；但是hashMap没有使用这种方法，而是使用了另一种方法，计算出下标的偏移量：hash & len（旧数组长度） ；偏移量也只会有2种取值：0，len；偏移量等于 0 ，说明下标没变；不等于 0 ，说明下标为 ：i + len ；

上图可以很直观的看出来hash & len：的结果只有 2种取值；

• 高位 x = 0 ；偏移量 等于 0 ；
• 高位 x = 1；偏移量等于 16（len）；

因此只需要判断偏移量的值是否为0，就可以分辨出node节点扩容后坐标是否改变；在源码中，使用2条新链表来接收原链表的数据：

• loHead（表头） ，loTail（表尾） ：由扩容后坐标不变的节点组成；
• hiHead （表头）, hiTail（表尾）：由扩容后坐标更改（i + n）的节点组成；

扩容源码：

            Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {//旧数组
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {//从下标 0 开始迁移数据
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {//判断下标  i 位置上是否有数据
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)//这个位置上没有形成Node链表，只有一个Node节点
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)//红黑树
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // Node链表
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do {//循环遍历Node链表，分离出2条链表：loTail是坐标不变的链表表头；hiTail是下标为 i + n的表头；
                            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);
                        
                        //分别将loTail ，hiTail 插入到新数组
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

• 1.遍历链表，将原链表分离成2条链表：loHead，hiHead
  
  
  
• 分别将2条链表插入到新数组中：

红黑树的扩容源码就不贴出来分析了，都是一样的；最后会判断分离出来的TreeNode链表长度：

• 大于等于 8 ，要将TreeNode链表重新转换成红黑树；
• 小于 8 ，就将TreeNode链表转换成Node链表；