HashMap resize做了些什么

如果还不了解HashMap的工作原理,请点击这里;

什么是resize?
resize就是重新计算容量;向HashMap对象里不停的添加元素,而HashMap对象内部的数组无法装载更多的元素时,对象就需要扩大数组的长度,以便能装入更多的元素;当然java里的数组是无法自动扩容的,方法是使用一个新的数组代替已有的容量小的数组;就像我们用一个小桶装水,如果想装更多的水,就得换大水桶。

1. 何时resize,下面是addEntry()方法的代码片段

...
if (size++ >= threshold)
            resize(2 * table.length);
...
map里的元素个数(size)大于一个阈值(threshold)时,map将自动扩容,容量扩大到原来的2倍;
阈值(threshold)是怎么计算的?如下源码:
threshold = (int)(capacity * loadFactor); 
阈值 = 容量 X 负载因子;容量默认为16,负载因子(loadFactor)默认是0.75; map扩容后,要重新计算阈值;当元素个数大于新的阈值时,map再自动扩容;
以默认值为例,阈值=16*0.75=12,当元素个数大于12时就要扩容;那剩下的4(如果内部形成了Entry链则大于4)个数组位置还没有放置对象就要扩容,岂不是浪费空间了?
这是时间和空间的折中考虑;loadFactor过大时,map内的数组使用率高了,内部极有可能形成Entry链,影响查找速度;loadFactor过小时,map内的数组使用率旧低,不过内部不会生成Entry链,或者生成的Entry链很短,由此提高了查找速度,不过会占用更多的内存;所以可以根据实际硬件环境和程序的运行状态来调节loadFactor;

2. 如何做resize?我们看一看resize()源码:
void resize(int newCapacity) {   //传入新的容量
    Entry[] oldTable = table;    //引用扩容前的Entry数组
    int oldCapacity = oldTable.length;         
    if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {  //扩容前的数组大小如果已经达到最大(2^30)了
        threshold = Integer.MAX_VALUE; //修改阈值为int的最大值(2^31-1),这样以后就不会扩容了
        return;
    }

    Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];  //初始化一个新的Entry数组
    transfer(newTable);                         //!!将数据转移到新的Entry数组里
    table = newTable;                           //HashMap的table属性引用新的Entry数组
    threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);//修改阈值
}
这里就是使用一个容量更大的数组来代替已有的容量小的数组;transfer()方法将原有Entry数组的元素拷贝到新的Entry数组里;

3. transfer()偷偷干了些什么?
如果把旧的Entry链放到新数组的对应位置上,简单明了,但是这样操作对吗??
看一看transfer()源码:
void transfer(Entry[] newTable) {
    Entry[] src = table;                   //src引用了旧的Entry数组
    int newCapacity = newTable.length;
    for (int j = 0; j < src.length; j++) { //遍历旧的Entry数组
        Entry<K,V> e = src[j];             //取得旧Entry数组的每个元素
        if (e != null) {
            src[j] = null;//释放旧Entry数组的对象引用(for循环后,旧的Entry数组不再引用任何对象)
            do {
                Entry<K,V> next = e.next;
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity); //!!重新计算每个元素在数组中的位置
                e.next = newTable[i]; //标记[1]
                newTable[i] = e;      //将元素放在数组上
                e = next;             //访问下一个Entry链上的元素
            } while (e != null);
        }
    }
}
注释标记[1]处,将newTable[i]的引用赋给了e.next,也就是使用了单链表的头插入方式,同一位置上新元素总会被放在链表的头部位置;这样先放在一个索引上的元素终会被放到Entry链的尾部(如果发生了hash冲突的话);
indexFor()是计算每个元素在数组中的位置,源码:
static int indexFor(int h, int length) {
    return h & (length-1); //位AND计算
}
这样,在旧数组中同一条Entry链上的元素,通过重新计算索引位置后,有可能被放到了新数组的不同位置上;
例如,旧数组容量为16,对象A的hash值是4,对象B的hash值是20,对象C的hash值是36;
通过indexFor()计算后,A、B、C对应的数组索引位置分别为4,4,4; 说明这3个对象在数组的同一位置上,形成了Entry链;
旧数组扩容后容量为16*2,重新计算对象所在的位置索引,A、B、C对应的数组索引位置分别为4,20,4; B对象已经被放到别处了;

总结:resize时,HashMap使用新数组代替旧数组,对原有的元素根据hash值重新就算索引位置,重新安放所有对象;resize是耗时的操作。

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