JDK8的HashMap的扩容详解

JDK8的HashMap的扩容详解

此文是基于JDK8的扩容方法。

HashMap是我们工作中常用的一个集合，那么它运行的机制和思想我们了解多少，下面我们就从源码层面来剖析一下，先看下面HashMap中的几个字段属性

    //默认初始化的容量向右移动四位也就是2的四次方 容量为16
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;

    //最大容量为2的30次方
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    //扩容比例，当已使用的数量占到总容量的75%的时候就开始扩容，至于为什么一直都有争议
    //我觉得load factory=0.75的真正原因，在java7、8等中均有注释（这段注释在public class                 
    //HashMap类定义之前，附注的注释即本文所讨论的注释是在HashMap类定义之后），负载因 
    //子太小了浪费空间并且会发生更多次数的resize，太大了哈希冲突增加会导致性能不好，所以0.75只是 
    //一个折中的选择也就是0.5与1的折中,也有人说是通过二项式和泊松分布计算得来的
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    //链表转红黑树的阈值
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

    //红黑树退化为链表的阈值
    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

    //链表表转红黑树的时候hash表的最小容量，小于它则优先扩容
    static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

它在扩容的时候与JDK7是有区别的，JDK8的HashMap采用的全新的扩容方式高低位的方式来进行扩容的，下面我们看一下它的扩容代码

final Node[] resize() {
        //将扩容前的hash表赋值给oldTab
        Node[] oldTab = table;
        //oldCap为旧hash表的容量
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        //扩容前的容量
        int oldThr = threshold;
        //newCap 新的容量，newThr新的扩容阈值
        int newCap, newThr = 0;
        //如果oldCap大于0说明不是第一次初始化
        if (oldCap > 0) {
            //如果旧的hash表的容量大于最大容量，就返回最大容量
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            //否则就在旧的容量基础上扩容两倍 newCap和newThr
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        // 初始容量设置为阈值，也就是我们平时new HashMap的时候会给它指定初                        
        // 始容量的时候会走这里
        else if (oldThr > 0) 
            newCap = oldThr;
        else {               // 零初始阈值表示使用默认值，也就是使用默认的容量来初始化
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        //如果上面的走完之后newThr还是等于0那就给他初始化默认的值
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;
        //根据新的容量初始化
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
        //把新的赋值给table
        table = newTab;
        //如果oldTab不等于空说明里面有值需要进行扩容，否则直接返回一个空得table
        if (oldTab != null) {
            //这里就是根据旧的数组进行循环依次迁移处理，这里用到的
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        Node loHead = null, loTail = null;
                        Node hiHead = null, hiTail = null;
                        Node next;
                        do {
                            next = e.next;
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {//因为hashmap的容量必须是2的倍数，所以它只会出现两种情况要么是0要么是oldCap
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {
                                //否则就是高位比如16扩容到32，hash & oldCap的值为16即代表高位
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

Java8中的HashMap扩容跳过了Jdk7扩容的坑，对源码进行了优化，采用高低位拆分转移方式，避免了链表环的产生。

扩容前：

扩容后：

 从Jdk8引入了红黑树的结构，put方法也发生了改变，具体过程如下图：