1.扩容原理
JDK7的时候先通过resize()方法对entry数组扩容，然后通过transfer()方法重新计算每个元素在新数组中的位置，对于JDK7的具体实现不再赘述。下面我们讲解下JDK1.8做了哪些优化。经过观测可以发现，我们使用的是2次幂的扩展(指长度扩为原来2倍)，所以，元素的位置要么是在原位置，要么是在原位置再移动2次幂的位置。看下图可以明白这句话的意思，n为table的长度，图（a）表示扩容前的key1和key2两种key确定索引位置的示例，图（b）表示扩容后key1和key2两种key确定索引位置的示例，其中hash1是key1对应的哈希与高位运算结果。
扩容后重新确定元素在数组中的索引.png
JDK8扩容过程示意图.png
2.源码分析
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
// 原table中已经有值
if (oldCap > 0) {
// 已经超过最大限制, 不再扩容, 直接返回
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// 注意, 这里扩容是变成原来的两倍
// 但是有一个条件: `oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY`
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
// 在构造函数一节中我们知道
// 如果没有指定initialCapacity, 则不会给threshold赋值, 该值被初始化为0
// 如果指定了initialCapacity, 该值被初始化成大于initialCapacity的最小的2的次幂
// 这里是指, 如果构造时指定了initialCapacity, 则用threshold作为table的实际大小
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
// 如果构造时没有指定initialCapacity, 则用默认值
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
// 计算指定了initialCapacity情况下的新的 threshold
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
//从以上操作我们知道, 初始化HashMap时,
//如果构造函数没有指定initialCapacity, 则table大小为16
//如果构造函数指定了initialCapacity, 则table大小为threshold, 即大于指定
//initialCapacity的最小的2的整数次幂
// 从下面开始, 初始化table或者扩容, 实际上都是通过新建一个table来完成的
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
// 下面这段就是把原来table里面的值全部搬到新的table里面
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
// 这里注意, table中存放的只是Node的引用, 这里将oldTab[j]=null只是
// 清除旧表的引用, 但是真正的node节点还在, 只是现在由e指向它
oldTab[j] = null;
// 如果该存储桶里面只有一个bin, 就直接将它放到新表的目标位置
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
// 如果该存储桶里面存的是红黑树, 则拆分树
else if (e instanceof TreeNode)
//红黑树的部分以后有机会再讲吧
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
// 下面这段代码是对原数组中的链表分组，按原索引和原索引+老数组
// 长度，很精妙, 我们单独分一段详细来讲
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
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;
}
3.resize时的链表拆分
下面我们单独来看看这段设计的很精妙的代码
//这里定义了四个Node的引用，从变量命名上，我们初步猜测，这里定义了两个链表，我们把它称为
//lo链表和hi链表，loHead和loTail分别指向lo链表的头节点和尾节点，hiHead和hiTail以此类推
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
//整个do...while循环就是循环数组元素上的链表
do {
//先获取链表当前节点的下一个节点
next = e.next;
//这里就是判断元素在新数组中的索引是原索引还是原索引+1
//例如上面的key1的hash值(0 0101)，key2的hash值(1 0101)
//老数组长度n为16时，key&(n-1)的值key1和key2一样
//但如果直接key&n，则一个为0，一个为16，这里就是以这个作为判断条件
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
//这里和下面一个道理，第一次进来链表头节点指向e1，同时尾节点同样指向e1
//第二次进来，尾节点的next指向e2同时再把尾节点指向e2，此时头节点loHead
//还是指向e1，而尾节点loTail指向了e2，第三次同理，最后就是loHead永远指向e1，
//而loTail指向en，n为链表长度
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
//下面两个直接把不为空的链表放置于各自位置
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
