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  • HashMap的扩容机制以及默认大小为何是2次幂

    回顾HashMap的put(Key k, Value v)过程:

    (1)对 Key求Hash值,对n-1取模计算出Hash表数组下标
    (2)如果没有碰撞,直接放入桶中,即Hash表数组对应位置的链表表头。
    (3)如果碰撞了,若节点已经存在就替换旧值,否则以链表的方式将该元素链接到后面。
    (4)如果链表长度超过阀值(TREEIFY_THRESHOLD == 8),就把链表转成红黑树。红黑树我不熟悉,这里不展开讲。
    (5)如果桶满了(容量 * 加载因子),就需要resize。

    HashMap的扩容机制

    假设length为Hash表数组的大小,方法indexFor(int hash, int length)为

    indexFor(int hash, int length) {
        return hash % length;
    }

    在旧数组中同一条Entry链上的元素,在resize过程中,通过重新计算索引位置后,有可能被放到了新数组的不同位置上。JDK8做了一些优化,resize过程中对Hash表数组大小的修改使用的是2次幂的扩展(指长度扩为原来2倍),这样有2个好处。

    好处1

    在hashmap的源码中。put方法会调用indexFor(int h, int length)方法,这个方法主要是根据key的hash值找到这个entry在Hash表数组中的位置,源码如下:

    /**
    * 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);
    }

    上述代码也相当于对length求模。 注意最后return的是h&(length-1)。如果length不为2的幂,比如15。那么length-1的2进制就会变成1110。在h为随机数的情况下,和1110做&操作。尾数永远为0。那么0001、1001、1101等尾数为1的位置就永远不可能被entry占用。这样会造成浪费,不随机等问题。 length-1 二进制中为1的位数越多,那么分布就平均。

    好处2

    以下图为例,其中图(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,n代表length。

    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:

    resize过程中不需要像JDK1.7的实现那样重新计算hash,只需要看看原来的hash值新增的那个bit是1还是0就好了,是0的话索引没变,是1的话索引变成“原索引+oldCap”,可以看看下图为16扩充为32的resize示意图(一方面位运算更快,另一方面抗碰撞的Hash函数其实挺耗时的):

    源码如下

    
    
      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) {
    // 超过最大值就不再扩充了,就只好随你碰撞去吧 if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return oldTab; }
    // 没超过最大值,就扩充为原来的2倍 else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) 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); }
    // 计算新的resize上限 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) {
    // 把每个bucket都移动到新的buckets中 for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { Node<K,V> e; if ((e = oldTab[j]) != null) { oldTab[j] = null; if (e.next == null) newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; else if (e instanceof TreeNode) ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); else { // preserve order 链表优化重hash的代码块 Node<K,V> loHead = null, loTail = null; Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null; Node<K,V> next; do { next = e.next;
    // 原索引 if ((e.hash & oldCap) == 0) { if (loTail == null) loHead = e; else loTail.next = e; loTail = e; }
    // 原索引+oldCap else { if (hiTail == null) hiHead = e; else hiTail.next = e; hiTail = e; } } while ((e = next) != null);
    // 原索引放到bucket里 if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; }
    // 原索引+oldCap放到bucket里 if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } return newTab; } 

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/kaleidoscope/p/9794775.html
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