面试官:JDK1.8 HashMap扩容rehash算法是如何优化的？

本文跟大家聊一聊一个常见的面试题，那就是JDK1.8 HashMap扩容rehash算法是如何优化的？

众所周知HashMap的底层其实是一个数组，既然是一个数组，必然长度是固定的，也就一定存在扩容的问题。在JDK1.7的时候，是将数组扩容为两倍，然后将HashMap中所有的key重新进行hash寻址算法然后再放入到扩容后的新的数组的新的位置。

但是从JDK1.8之后，对rehash进行了优化，减少了对key重新进行hash寻址算法的过程，具体怎么实现的，这就上源码。

我们都知道HashMap扩容是通过resize来实现的，所以我们看看resize方法的实现

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;
            }
            //这个 newCap = oldCap << 1 就是扩容两倍的证据
            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);
        }
        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"})
        //重新构建了一个新的数组，容量是上面计算出来的newCap
        //就是原来的两倍大小
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        //拿到老的数组，然后遍历每个数组的位置，对每个节点重新进行rehash
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                //当遍历到这个数组的位置有节点的时候，进入重新rehash
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                    //这个的意思很简单，就是这个节点只有一个
                    //也就是没有形成链表或者红黑树的时候
                    //此时处理就是重新进行hash寻址算法，找到在新数组的位置放上
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                    //就是这个已经是红黑树了，此时会进入红黑树rehash的过程
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                    //这个就是链表的rehash的过程
                        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;
    }

其实rehash就是遍历数组的每个位置，判断节点的状态，是单个或者链表或者红黑树。接下来就每种情况进行讨论。

1）单个节点

其实重新进行hash寻址算法，找到对应数组的下标，放上就行了

2）链表

仔细阅读源码会发现，就是将之前的链表rehash之后重新拆分为了两个链表，一个链表rehash之后还是在当前的位置index，另一个链表rehash之后的位置变成了index + oldCap，画个图理解一下

至于为什么可以分为两个链表，这里说明一下。就是hash寻址算法对一个数组下标的所有节点，扩容后进行重新计算的时候，会发现计算出来的位置要么是在原来的index，要么实在原来的index + oldCap的位置，这是hash寻址的一个特点，所以基于这一个既定的结论，就去判断一下每个节点重新hash寻址之后是原来的位置还是index + oldCap的位置就行了（如何判断，就是源码图的第一个红框框出来的），判断是在原来的位置然后一个新的链表，在index + oldCap的位置也形成一个新的链表，这样计算完之后只要把新的两个链表挂在新的数组的 index  和 index + oldCap就行了（如何挂的，就是源码图的第二个红框框出来的）。这样就避免了对每个节点重新进行hash寻址算法，重新放到hash表中的过程，大大提高了效率，这也就是JDK1.8的HashMap扩容rehash算法优化。

3）红黑树

贴上源码

其实原理跟链表的差不多，就是链表拆成两个链表，红黑树这个拆成两个红黑树，分别挂到新的数组的位置上，只不过最后加个判断，就是判断这个红黑树是需要变成链表还是继续是红黑树。

所以在JDK1.8的rehash算法优化就是对原来的链表或者红黑树进行拆分成两部分，然后分别挂在原来数组的位置和 数组的位置 + oldCap的位置，这样做就避免了大量的节点进行重新hash寻址算法和重新放到hash表的过程，大大增加了扩容效率。

本文完。

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