Java 1.8中HashMap的resize()方法扩容部分的理解

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2022-06-09 10:53 187阅读 0赞

首先可以看这篇文章，对扩容前面部分进行了解：[Java 8系列之重新认识HashMap][Java 8_HashMap]

### 没有别的说的，程序员直接看代码。 ###

红黑树比较麻烦，直接删除了。

// 扩容兼初始化
    	final Node<K, V>[] resize() {
    		Node<K, V>[] oldTab = table;
    		int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;// 数组长度
    		int oldThr = threshold;// 临界值
    		int newCap, newThr = 0;
    		if (oldCap > 0) {
    			// 扩容
    			if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
    				// 原数组长度大于最大容量(1073741824) 则将threshold设为Integer.MAX_VALUE=2147483647
    				// 接近MAXIMUM_CAPACITY的两倍
    				threshold = Integer.MAX_VALUE;
    				return oldTab;
    			} else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) {
    				// 新数组长度 是原来的2倍，
    				// 临界值也扩大为原来2倍
    				newThr = oldThr << 1;
    			}
    		} else if (oldThr > 0) {
    			// 如果原来的thredshold大于0则将容量设为原来的thredshold
    			// 在第一次带参数初始化时候会有这种情况
    			newCap = oldThr;
    		} else {
    			// 在默认无参数初始化会有这种情况
    			newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;// 16
    			newThr = (int) (DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);// 0.75*16=12
    		}
    		if (newThr == 0) {
    			// 如果新 的容量 ==0
    			float ft = (float) newCap * loadFactor;// loadFactor 哈希加载因子 默认0.75,可在初始化时传入,16*0.75=12 可以放12个键值对
    			newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float) MAXIMUM_CAPACITY ? (int) ft : Integer.MAX_VALUE);
    		}
    		threshold = newThr;// 将临界值设置为新临界值
    		@SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
    		// 扩容
    		Node<K, V>[] newTab = (Node<K, V>[]) new Node[newCap];
    		table = newTab;
    		// 如果原来的table有数据，则将数据复制到新的table中
    		if (oldTab != null) {
    			// 根据容量进行循环整个数组，将非空元素进行复制
    			for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
    				Node<K, V> e;
    				// 获取数组的第j个元素
    				if ((e = oldTab[j]) != null) {
    					oldTab[j] = null;
    					// 如果链表只有一个，则进行直接赋值
    					if (e.next == null)
    						// e.hash & (newCap - 1) 确定元素存放位置
    						newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
    					//  此处省略红黑树
    					else {
    						// 进行链表复制
    						// 方法比较特殊： 它并没有重新计算元素在数组中的位置
    						// 而是采用了 原始位置加原数组长度的方法计算得到位置
    						Node<K, V> loHead = null, loTail = null;
    						Node<K, V> hiHead = null, hiTail = null;
    						Node<K, V> next;
    						do {
    							/*********************************************/
    							/**
    							 * 注: e本身就是一个链表的节点，它有 自身的值和next(链表的值)，但是因为next值对节点扩容没有帮助，
    							 * 所有在下面讨论中，我近似认为 e是一个只有自身值，而没有next值的元素。
    							 */
    							/*********************************************/
    							next = e.next;
    							// 注意：不是(e.hash & (oldCap-1));而是(e.hash & oldCap)
    
    							// (e.hash & oldCap) 得到的是 元素的在数组中的位置是否需要移动,示例如下
    							// 示例1：
    							// e.hash=10 0000 1010
    							// oldCap=16 0001 0000
    							//	 &   =0	 0000 0000       比较高位的第一位 0
    							//结论：元素位置在扩容后数组中的位置没有发生改变
    							
    							// 示例2：
    							// e.hash=17 0001 0001
    							// oldCap=16 0001 0000
    							//	 &   =1	 0001 0000      比较高位的第一位   1
    							//结论：元素位置在扩容后数组中的位置发生了改变，新的下标位置是原下标位置+原数组长度
    							
    							// (e.hash & (oldCap-1)) 得到的是下标位置,示例如下
    							//   e.hash=10 0000 1010
    							// oldCap-1=15 0000 1111
    							//      &  =10 0000 1010
    								
    							//   e.hash=17 0001 0001
    							// oldCap-1=15 0000 1111
    							//      &  =1  0000 0001
    							
    							//新下标位置
    							//   e.hash=17 0001 0001
    							// newCap-1=31 0001 1111    newCap=32
    							//      &  =17 0001 0001    1+oldCap = 1+16
    							
    							//元素在重新计算hash之后，因为n变为2倍，那么n-1的mask范围在高位多1bit(红色)，因此新的index就会发生这样的变化：
    							//参考博文：[Java8的HashMap详解](https://blog.csdn.net/login_sonata/article/details/76598675)  
    							// 0000 0001->0001 0001
    
    							if ((e.hash & oldCap) == 0) {
    								// 如果原元素位置没有发生变化
    								if (loTail == null)
    									loHead = e;// 确定首元素
    								// 第一次进入时	  e   -> aa  ; loHead-> aa
    								else
    									loTail.next = e;
    								//第二次进入时		loTail-> aa  ;    e  -> bb ;  loTail.next -> bb;而loHead和loTail是指向同一块内存的，所以loHead.next 地址为 bb  
    								//第三次进入时		loTail-> bb  ;    e  -> cc ;  loTail.next 地址为 cc;loHead.next.next = cc
    								loTail = e;
    								// 第一次进入时   	  e   -> aa  ; loTail-> aa loTail指向了和  loHead相同的内存空间
    								// 第二次进入时               e   -> bb  ; loTail-> bb loTail指向了和  loTail.next（loHead.next）相同的内存空间   loTail=loTail.next
    								// 第三次进入时               e   -> cc  ; loTail-> cc loTail指向了和  loTail.next(loHead.next.next)相同的内存
    							} else {
    								//与上面同理
    								
    								if (hiTail == null)
    									hiHead = e;
    								else
    									hiTail.next = e;
    								hiTail = e;
    							}
    						} while ((e = next) != null);//这一块就是 旧链表迁移新链表
    						//总结：1.8中 旧链表迁移新链表    链表元素相对位置没有变化; 实际是对对象的内存地址进行操作 
    						//在1.7中  旧链表迁移新链表        如果在新表的数组索引位置相同，则链表元素会倒置
    						if (loTail != null) {
    							loTail.next = null;// 将链表的尾节点 的next 设置为空
    							newTab[j] = loHead;
    						}
    						if (hiTail != null) {
    							hiTail.next = null;// 将链表的尾节点 的next 设置为空
    							newTab[j + oldCap] = hiHead;
    						}
    					}
    				}
    			}
    		}
    		return newTab;
    	}

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#### 扩容中在新数组中存放元素的流程图解： ####

注: e本身就是一个链表的节点，它有 自身的值和next(链表的值)，但是因为next值对节点扩容没有帮助，所有在下面讨论中，我近似认为 e是一个只有自身值，而没有next值的元素。

在每次扩容前，e的next值有专门的next变量接收(next = e.next)

![流程图][70]  
注：图中aa,bb,cc 代指元素在存储的地址

文中如有问题，可以在反馈告诉我。

[Java 8_HashMap]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/21673805%20Java%208%E7%B3%BB%E5%88%97%E4%B9%8B%E9%87%8D%E6%96%B0%E8%AE%A4%E8%AF%86HashMap
[70]: /images/20220609/6163470ed624471d917ea5b7a23f3a61.png