jdk1.8 HashMap扩容原理解析

Posted 2023-02-24

参考技术A 最近看面试题有聊到hashmap扩容，追本溯源，追到了1.8版本resize方法做的核心改进，找了资料一直也看不太懂，最后苦苦冥思总算弄懂了，在此做下笔记，也是做下分享，分享给同样云里雾里的码友。时间有限，所以研究的不全面，后期会陆续更新。

在讲解源码之前还是要先做下铺垫。。。

&运算是二进制位运算符中的一种

简单来说

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1 & 1 = 1                1 & 0 = 0

0 & 1 = 0                0 & 0 = 0

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两个操作数都为1，结果才为1，否则为0

说到这里，再说一下与运算很重要的一个技巧：取位

举个例子，我们有这样一个二进制    1010  0101

我们想取出看看第3位是0还是1，怎么做呢，我们这样

为了方便理解，转换一下

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我们看，下面只有第三位为1，其他全部为0，那么上面对应的位置肯定也为0

而第三位为1，那么结果就取决于上面对应第三位是0还是1了

如果是1  那么 1 & 1 = 1

如果是0 那么 0 & 0 = 0

如此我们计算上面的结果

那如果是取第四位呢，同理

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结果显而易见

hashmap的数组长度，一定是2的次幂，其扩容就是长度直接扩2倍。

当散列表很大，节点很拥挤，链表会大量的出现，但是链表的查询速率很低，若节点数达到了加载因子的扩容条件，

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注：虽然链表长度大于等于8会转化成红黑树，但是我们还是要尽量减少链表出现的概率，要使得节点更加分散。于是有了加载因子。0.75是很好的一个折中，因为扩容是很消耗资源的。

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这时为了减少hash冲突得情况，减少链表出现的概率，我们得对hashmap进行扩容，并对node节点进行一次重新分布，使其分布得更均匀一些，怎么做呢。

我们看，假设这个hashmap的情况现在是这样

假设，它很挤了，需要扩容，那么扩容变成这样，再加一倍长度变成32

仅仅是这样还不行，否则没有最大限度利用扩容所做的牺牲(资源消耗)，我们需要对node节点进行重新分布

怎么做呢，我们可以拿一部分节点，放到扩容出来的空间上，也就是

举个例子，假设我们把2和6拿过去，那就是变成这样

如此一来，原本的节点顺序没有发生太大的改动，新的空间得到了利用，节点分布也更均匀，链表出现的概率也更少，计算也更加简单

这就是jdk1.8的hashmap改动的巧妙之处。

这里还有一个问题，我们拿哪一部分，换句话说，怎么决定这个节点是不变还是移动到新的位置

为了降低hash冲突，我们得让它自己决定，我们要充分利用随机的特性，随机才会更加均匀

下面看源码实现

我们都知道，hashmap的初始默认容量为16，换成二进制就是    1 0000    （16=2^5-1）

但是，数组下标是从0开始的，那么16-1=15，换成二进制就是    0 1111

那么扩容一次呢，长度会变成32，那么32-1=31 ，换成二进制就是    01 1111

就是在1111的基础上加了一位而已，我们知道，node节点是不变的，那么它的hash也不会变。

假设在经过扰动以后 hash = 1010  0101

对16-1进行与运算

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结果自然是0101 = 2^2 + 2^0 = 4 + 1 = 5

在扩容后，长度32，31的二进制是0001 1111

对比原来的hash

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分析，我们便可以知道，hash是随机的，那么其第5位也是随机的

那我们只要把第5位取出来，看看，

结合第一节，我们只需这样做

转换一下

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1010  0101

0001  0000    （16）

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结果为0，所以这个节点不移动。

那如果是1011 0101，那么这个节点就要移动

标黄的地方就是整个的精髓所在，e是当前判断是否要移动的节点，oldCap就是原数组长度。

今天先到这里，如有疑问，可在下方评论，我后续更新补充。本文若有不妥之处，欢迎指正。谢谢观看。