HashMap之扩容原理

HashMap 数据结构为 数组+链表（JDk1.7），JDK1.8中增加了红黑树，其中：链表的节点存储的是一个 Entry 对象，每个Entry 对象存储四个属性（hash，key，value，next）

HashMap扩容为什么总是2的次幂？ 

HashMap的扩容公式：initailCapacity * loadFactor = HashMap

其中initailCapacity是初始容量：默认值为16（懒加载机制，只有当第一次put的时候才创建）

默认情况下，数组大小为16，那么当hashmap中元素个数超过16*0.75=12的时候，就把数组的大小扩展为2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，并放进去，这就是resize，而这是一个非常消耗性能的操作，最高可扩容30次

HashMap扩容主要是给数组扩容的，因为数组长度不可变，而链表是可变长度的

HashMap计算添加元素的位置时，使用的位运算(n - 1) & hash，这是特别高效的运算；另外，HashMap的初始容量是2的n次幂，扩容也是2倍的形式进行扩容，是因为容量是2的n次幂，可以使得添加的元素均匀分布在HashMap中的数组上，减少hash碰撞，避免形成链表的结构，使得查询效率降低！

JDK1.8的新结构----红黑树

JDK1.7版本扩容

①：先生成新数组；

②：遍历老数组中的每个位置上的链表上的每个元素；

③：获取每个元素的key，并基于新数组长度，计算出每个元素在新数组中的下标；

④：将元素添加到新数组中去；

⑤：所有元素转移完之后，将新数组赋值给HashMap对象的table属性。

JDK1.8版本扩容

①：先生成新数组；

②：遍历老数组中的每个位置上的链表或红黑树；

③：如果是链表，则直接将链表中的每个元素重新计算下标，并添加到新数组中去；

④：如果是红黑树，则先遍历红黑树，先计算出红黑树中每个元素对应在新数组中的下标位置；

a：统计每个下标位置的元素个数；

b：如果该位置下的元素个数超过了8，则生成一个新的红黑树，并将根节点添加到新数组的对应位置；

c：如果该位置下的元素个数没有超过8，那么则生成一个链表，并将链表的头节点添加到新数组的对应位置；

⑤：所有元素转移完了之后，将新数组赋值给HashMap对象的table属性。

HashMap底层JDK1.7到JDK1.8的变化

1、JDK1.8相较与JDK1.7在数组+链表的基础上添加了红黑树，加红黑树的目的时提高HashMap插入和查询的整体效率；

2、JDK1.7中链表插入采用的是头插法，JDK1.8中插入使用的是尾插法，因为JDK1.8中插入key和value时需要判断链表元素个数，所以需要遍历链表统计链表元素个数，所以正好直接使用尾插法；

3、JDK1.7哈希算法比较复杂，存在各种右移与异或运算，JDK1.8进行了简化，因为复杂的哈希算法目的就是提高散列性，来提供HashMap的整体效率，而1.8新增了红黑树，所以可以适当的简化哈希算法，节省CPU资源。