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- JDK1.7下的扩容机制
- JDK1.8下的扩容机制
JDK1.7下的扩容机制
JDK1.7下的resize()方法是这样的：
void resize(int newCapacity) {
Entry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
table = newTable;
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
}
代码中可以看到，如果原有table长度已经达到了上限，就不再扩容了。
如果还未达到上限，则创建一个新的table，并调用transfer方法：
/**
* Transfers all entries from current table to newTable.
*/
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
int newCapacity = newTable.length;
for (Entry<K,V> e : table) {
while(null != e) {
Entry<K,V> next = e.next; //注释1
if (rehash) {
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
int i = indexFor(e.hash, newCapacity); //注释2
e.next = newTable[i]; //注释3
newTable[i] = e; //注释4
e = next; //注释5
}
}
}
transfer方法的作用是把原table的Node放到新的table中，使用的是头插法，也就是说，新table中链表的顺序和旧列表中是相反的，在HashMap线程不安全的情况下，这种头插法可能会导致环状节点。
其中的while循环描述了头插法的过程，这个逻辑有点绕，下面举个例子来解析一下这段代码。
假设原有table记录的某个链表，比如table[1]=3，链表为3–>5–>7，那么处理流程为：
1，注释1：记录e.next的值。开始时e是table[1]，所以e3，e.next5，那么此时next==5。
2，注释2，计算e在newTable中的节点。为了展示头插法的倒序结果，这里假设e再次散列到了newTable[1]的链表中。
3，注释3，把newTable [1]赋值给e.next。因为newTable是新建的，所以newTable[1]null，所以此时3.nextnull。
4，注释4，e赋值给newTable[1]。此时newTable[1]=3。
5，注释5，next赋值给e。此时e==5。
此时newTable[1]中添加了第一个Node节点3，下面进入第二次循环，第二次循环开始时e==5。
1，注释1：记录e.next的值。5.next是7，所以next==7。
2，注释2，计算e在newTable中的节点。为了展示头插法的倒序结果，这里假设e再次散列到了newTable[1]的链表中。
3，注释3，把newTable [1]赋值给e.next。因为newTable[1]是3（参见上一次循环的注释4），e是5，所以5.next==3。
4，注释4，e赋值给newTable[1]。此时newTable[1]==5。
5，注释5，next赋值给e。此时e==7。
此时newTable[1]是5，链表顺序是5–>3。
下面进入第三次循环，第二次循环开始时e==7。
1，注释1：记录e.next的值。7.next是NULL，所以next==NULL。
2，注释2，计算e在newTable中的节点。为了展示头插法的倒序结果，这里假设e再次散列到了newTable[1]的链表中。
3，注释3，把newTable [1]赋值给e.next。因为newTable[1]是5（参见上一次循环的注释4），e是7，所以7.next==5。
4，注释4，e赋值给newTable[1]。此时newTable[1]==7。
5，注释5，next赋值给e。此时e==NULL。
此时newTable[1]是7，循环结束，链表顺序是7–>5–>3，和原链表顺序相反。
注意：这种逆序的扩容方式在多线程时有可能出现环形链表，出现环形链表的原因大概是这样的：线程1准备处理节点，线程二把HashMap扩容成功，链表已经逆向排序，那么线程1在处理节点时就可能出现环形链表。
另外单独说一下indexFor(e.hash, newCapacity);这个方法，这个方法是计算节点在新table中的下标用的，这个方法的代码如下：
/**
* Returns index for hash code h.
*/
static int indexFor(int h, int length) {
// assert Integer.bitCount(length) == 1 : "length must be a non-zero power of 2";
return h & (length-1);
}
计算下标的算法很简单，hash值 和 (length-1)按位与，使用length-1的意义在于，length是2的倍数，所以length-1在二进制来说每位都是1，这样可以保证最大的程度的散列hash值，否则，当有一位是0时，不管hash值对应位是1还是0，按位与后的结果都是0，会造成散列结果的重复。
JDK1.8下的扩容机制
JDK1.8对resize()方法进行很大的调整，JDK1.8的resize()方法如下：
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) //注释1
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { //注释2
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null) //注释3
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
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) { //注释4
if (loTail == null) //注释5
loHead = e;
else
loTail.next = e; //注释6
loTail = e; //注释7
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) { /注释8
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
代码解析：
-
在resize()方法中，定义了oldCap参数，记录了原table的长度，定义了newCap参数，记录新table长度，newCap是oldCap长度的2倍（注释1），同时扩展点也乘2。
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注释2是循环原table，把原table中的每个链表中的每个元素放入新table。
-
注释3，e.next==null，指的是链表中只有一个元素，所以直接把e放入新table，其中的e.hash & (newCap - 1)就是计算e在新table中的位置，和JDK1.7中的indexFor()方法是一回事。
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注释// preserve order，这个注释是源码自带的，这里定义了4个变量：loHead，loTail，hiHead，hiTail，看起来可能有点眼晕，其实这里体现了JDK1.8对于计算节点在table中下标的新思路：
正常情况下，计算节点在table中的下标的方法是：hash&(oldTable.length-1)，扩容之后，table长度翻倍，计算table下标的方法是hash&(newTable.length-1)，也就是hash&(oldTable.length*2-1)，于是我们有了这样的结论：这新旧两次计算下标的结果，要不然就相同，要不然就是新下标等于旧下标加上旧数组的长度。
举个例子，假设table原长度是16，扩容后长度32，那么一个hash值在扩容前后的table下标是这么计算的：
hash值的每个二进制位用abcde来表示，那么，hash和新旧table按位与的结果，最后4位显然是相同的，唯一可能出现的区别就在第5位，也就是hash值的b所在的那一位，如果b所在的那一位是0，那么新table按位与的结果和旧table的结果就相同，反之如果b所在的那一位是1，则新table按位与的结果就比旧table的结果多了10000（二进制），而这个二进制10000就是旧table的长度16。
换言之，hash值的新散列下标是不是需要加上旧table长度，只需要看看hash值第5位是不是1就行了，位运算的方法就是hash值和10000（也就是旧table长度）来按位与，其结果只可能是10000或者00000。
所以，注释4处的e.hash & oldCap，就是用于计算位置b到底是0还是1用的，只要其结果是0，则新散列下标就等于原散列下标，否则新散列坐标要在原散列坐标的基础上加上原table长度。
理解了上面的原理，这里的代码就好理解了，代码中定义的四个变量：
loHead，下标不变情况下的链表头
loTail，下标不变情况下的链表尾
hiHead，下标改变情况下的链表头
hiTail，下标改变情况下的链表尾
而注释4处的(e.hash & oldCap) == 0，就是代表散列下标不变的情况，这种情况下代码只使用了loHead和loTail两个参数，由他们组成了一个链表，否则将使用hiHead和hiTail参数。
其实e.hash & oldCap等于0和不等于0后的逻辑完全相同，只是用的变量不一样。
以等于0的情况为例，处理一个3–>5–>7的链表，过程如下：
首先处理节点3，e3，e.next5
1，注释5，一开始loTail是null，所以把3赋值给loHead。
2，注释7，把3赋值给loTail。
然后处理节点5，e5，e.next7
1，注释6，loTail有值，把e赋值给loTail.next，也就是3.next==5。
2，注释7，把5赋值给loTail。
现在新链表是3–>5，然后处理节点7，处理完之后，链表的顺序是3–>5–>7，loHead是3，loTail是7。可以看到，链表中节点顺序和原链表相同，不再是JDK1.7的倒序了。
代码到注释8这里就好理解了，
只要loTail不是null，说明链表中的元素在新table中的下标没变，所以新table的对应下标中放的是loHead，另外把loTail的next设为null
反之，hiTail不是null，说明链表中的元素在新table中的下标，应该是原下标加原table长度，新table对应下标处放的是hiHead，另外把hiTail的next设为null。
