JDK8：HashMap源码解析：resize方法

素颜马尾好姑娘i 2024-04-20 08:17 87阅读 0赞

一、概述

HashMap的resize方法的作用：在向HashMap里put元素的时候，HashMap基于扩容规则发现需要扩容的时候会调用该方法来进行扩容。

二、方法解析

final Node<K,V>[] resize() {
            Node<K,V>[] oldTab = table; //当前所有元素所在的数组，称为老的元素数组
            int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; //老的元素数组长度
            int oldThr = threshold;	// 老的扩容阀值设置
            int newCap, newThr = 0;	// 新数组的容量，新数组的扩容阀值都初始化为0
            if (oldCap > 0) {	// 如果老数组长度大于0，说明已经存在元素
                // PS1
                if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { // 如果数组元素个数大于等于限定的最大容量（2的30次方）
                    // 扩容阀值设置为int最大值（2的31次方 -1 ），因为oldCap再乘2就溢出了。
                    threshold = Integer.MAX_VALUE;	
                    return oldTab;	// 返回老的元素数组
                }
     
               /*
                * 如果数组元素个数在正常范围内，那么新的数组容量为老的数组容量的2倍（左移1位相当于乘以2）
                * 如果扩容之后的新容量小于最大容量  并且  老的数组容量大于等于默认初始化容量（16），那么新数组的扩容阀值设置为老阀值的2倍。（老的数组容量大于16意味着：要么构造函数指定了一个大于16的初始化容量值，要么已经经历过了至少一次扩容）
                */
                else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                         oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                    newThr = oldThr << 1; // double threshold
            }
     
            // PS2
            // 运行到这个else if  说明老数组没有任何元素
            // 如果老数组的扩容阀值大于0，那么设置新数组的容量为该阀值
            // 这一步也就意味着构造该map的时候，指定了初始化容量。
            else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
                newCap = oldThr;
            else {               // zero initial threshold signifies using defaults
                // 能运行到这里的话，说明是调用无参构造函数创建的该map，并且第一次添加元素
                newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;	// 设置新数组容量 为 16
                newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); // 设置新数组扩容阀值为 16*0.75 = 12。0.75为负载因子（当元素个数达到容量了4分之3，那么扩容）
            }
     
            // 如果扩容阀值为0 （PS2的情况）
            if (newThr == 0) {
                float ft = (float)newCap * loadFactor;
                newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                          (int)ft : Integer.MAX_VALUE);  // 参见：PS2
            }
            threshold = newThr; // 设置map的扩容阀值为 新的阀值
            @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
                // 创建新的数组（对于第一次添加元素，那么这个数组就是第一个数组；对于存在oldTab的时候，那么这个数组就是要需要扩容到的新数组）
                Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
            table = newTab;	// 将该map的table属性指向到该新数组
            if (oldTab != null) {	// 如果老数组不为空，说明是扩容操作，那么涉及到元素的转移操作
                for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { // 遍历老数组
                    Node<K,V> e;
                    if ((e = oldTab[j]) != null) { // 如果当前位置元素不为空，那么需要转移该元素到新数组
                        oldTab[j] = null; // 释放掉老数组对于要转移走的元素的引用（主要为了使得数组可被回收）
                        if (e.next == null) // 如果元素没有有下一个节点，说明该元素不存在hash冲突
                            // PS3
                            // 把元素存储到新的数组中，存储到数组的哪个位置需要根据hash值和数组长度来进行取模
                            // 【hash值  %   数组长度】   =    【  hash值   & （数组长度-1）】
                            //  这种与运算求模的方式要求  数组长度必须是2的N次方，但是可以通过构造函数随意指定初始化容量呀，如果指定了17,15这种，岂不是出问题了就？没关系，最终会通过tableSizeFor方法将用户指定的转化为大于其并且最相近的2的N次方。 15 -> 16、17-> 32
                            newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
     
                            // 如果该元素有下一个节点，那么说明该位置上存在一个链表了（hash相同的多个元素以链表的方式存储到了老数组的这个位置上了）
                            // 例如：数组长度为16，那么hash值为1（1%16=1）的和hash值为17（17%16=1）的两个元素都是会存储在数组的第2个位置上（对应数组下标为1），当数组扩容为32（1%32=1）时，hash值为1的还应该存储在新数组的第二个位置上，但是hash值为17（17%32=17）的就应该存储在新数组的第18个位置上了。
                            // 所以，数组扩容后，所有元素都需要重新计算在新数组中的位置。
     
     
                        else if (e instanceof TreeNode)  // 如果该节点为TreeNode类型
                            ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);  // 此处单独展开讨论
                        else { // preserve order
                            Node<K,V> loHead = null, loTail = null;  // 按命名来翻译的话，应该叫低位首尾节点
                            Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;  // 按命名来翻译的话，应该叫高位首尾节点
                            // 以上的低位指的是新数组的 0  到 oldCap-1 、高位指定的是oldCap 到 newCap - 1
                            Node<K,V> next;
                            // 遍历链表
                            do {  
                                next = e.next;
                                // 这一步判断好狠，拿元素的hash值  和  老数组的长度  做与运算
                                // PS3里曾说到，数组的长度一定是2的N次方（例如16），如果hash值和该长度做与运算，那么该hash值可参与计算的有效二进制位就是和长度二进制对等的后几位，如果结果为0，说明hash值中参与计算的对等的二进制位的最高位一定为0.
                                //因为数组长度的二进制有效最高位是1（例如16对应的二进制是10000），只有*..0**** 和 10000 进行与运算结果才为00000（*..表示不确定的多个二进制位）。又因为定位下标时的取模运算是以hash值和长度减1进行与运算，所以下标 = (*..0**** & 1111) 也= (*..0**** & 11111) 。1111是15的二进制、11111是16*2-1 也就是31的二级制（2倍扩容）。
                                // 所以该hash值再和新数组的长度取摸的话mod值也不会放生变化，也就是说该元素的在新数组的位置和在老数组的位置是相同的，所以该元素可以放置在低位链表中。
                                if ((e.hash & oldCap) == 0) {  
                                    // PS4
                                    if (loTail == null) // 如果没有尾，说明链表为空
                                        loHead = e; // 链表为空时，头节点指向该元素
                                    else
                                        loTail.next = e; // 如果有尾，那么链表不为空，把该元素挂到链表的最后。
                                    loTail = e; // 把尾节点设置为当前元素
                                }
     
                                // 如果与运算结果不为0，说明hash值大于老数组长度（例如hash值为17）
                                // 此时该元素应该放置到新数组的高位位置上
                                // 例：老数组长度16，那么新数组长度为32，hash为17的应该放置在数组的第17个位置上，也就是下标为16，那么下标为16已经属于高位了，低位是[0-15]，高位是[16-31]
                                else {  // 以下逻辑同PS4
                                    if (hiTail == null)
                                        hiHead = e;
                                    else
                                        hiTail.next = e;
                                    hiTail = e;
                                }
                            } while ((e = next) != null);
                            if (loTail != null) { // 低位的元素组成的链表还是放置在原来的位置
                                loTail.next = null;
                                newTab[j] = loHead;
                            }
                            if (hiTail != null) {  // 高位的元素组成的链表放置的位置只是在原有位置上偏移了老数组的长度个位置。
                                hiTail.next = null;
                                newTab[j + oldCap] = hiHead; // 例：hash为 17 在老数组放置在0下标，在新数组放置在16下标；    hash为 18 在老数组放置在1下标，在新数组放置在17下标；                   
                            }
                        }
                    }
                }
            }
            return newTab; // 返回新数组
        }