• 面试题: Java中各个集合类的扩容机制


    个人博客网:https://wushaopei.github.io/    (你想要这里多有)

    Java 中提供了很多的集合类,包括,collection的子接口list、set,以及map等。由于它们的底层构成不同,以及数据的构造为单列、多列、可重复、不可重复,导致其扩容机制也不尽相同。

    一、List

    获取ArrayList 容量大小的方法:

        public static int getArrayListCapacity(ArrayList<?> arrayList) {
    		Class<ArrayList> arrayListClass = ArrayList.class;
    		try {
    			Field field = arrayListClass.getDeclaredField("elementData");
    			field.setAccessible(true);
    			Object[] objects = (Object[])field.get(arrayList);
    			return objects.length;
    		} catch (NoSuchFieldException e) {
    			e.printStackTrace();
    			return -1;
    		} catch (IllegalAccessException e) {
    			e.printStackTrace();
    			return -1;
    		}
    	}

    1、ArrayList

    ArrayList以数组的形式存储。ArrayList中与容量有关的构造器有两个,代码如下:

        public ArrayList(int initialCapacity) {
            if (initialCapacity > 0) {
                this.elementData = new Object[initialCapacity];
            } else if (initialCapacity == 0) {
                this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
            } else {
                throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                                   initialCapacity);
            }
        }
    
        /**
         * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
         */
        public ArrayList() {
            this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
        }

    由以上代码可知,ArrayList 的容量扩容包含有 ArrayList(int initialCapacity) ,另一个则是 ArrayList() ;

    第一个构造器在初始创建时以形参将容量大小进行定义,由外部自定义;第二个构造器没有传入参数,使用默认初始化的容量大小;详细解析如下:

    第一个有参构造器:自定长度在后面,这里先看无参有默认容量长度的构造器怎么实现的扩容?

    第二个无参构造器:

        /**
         * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
         */
        public ArrayList() {
            this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
        }

    代码测试:

    @Test
    	public void catapicity(){
    		ArrayList<Object> objects = new ArrayList<>();
    		objects.add("a");
    		objects.add("b");
    		objects.add("c");
    		System.out.println(objects.size() + " " + getArrayListCapacity(objects));
    
    		// 增加一个值
    		for (int i = 0 ; i < 9 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println(objects.size() + " " + getArrayListCapacity(objects));
    		// 增加一个值
    		for (int i = 10 ; i <15 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println(objects.size() + " " + getArrayListCapacity(objects));
    		// 增加一个值
    		for (int i = 15 ; i < 20 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println(objects.size() + " " + getArrayListCapacity(objects));
    
    		objects.add(20);
    
    		System.out.println(objects.size() + " " + getArrayListCapacity(objects));
    
    	}

    在上述单元测试中,创建了一个无参构造的ArrayList 集合,并对其进行元素的添加,以满足对元素添加过程中容量大小的扩张规则。

    长度:  3 容量: 10
    长度:  12 容量: 15
    长度:  17 容量: 22
    长度:  22 容量: 22
    2020-01-29 11:42:35.260  INFO 28488 --- [       Thread-2] o.s.w.c.s

    上述是单元测试结果,在这里做一番分析:

    在以上的代码中,默认使用ArrayList的初始化容量长度,在ArrayList中,默认初始化容量是 10 ,

     /**
         * Default initial capacity.
         */
        private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    

    从测试结果可以看到,当元素的长度为3时,其容量为默认的值 10 ; 当添加的元素超过初始容量后,即 12 > 10  时,集合进行了自动扩容,添加每一个元素都会调用  ensureCapacityInternal(int minCapacity)  方法,在该方法中比较长度是否达到当前容量的边缘,将比较的结果 覆盖原来的 minCapacity 参数,该值用于保存当前的容器元素长度;如单元测试中,当元素个数超过默认的 值 10 时,会调用

    minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);

    方法,并接着调用  ensureExplicitCapacity(minCapacity);方法,该方法会对当前集合长度与最大容量值进行比较,并调用 grow(minCapacity) 方法进行位移扩容:

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;
    
        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

    实现ArrayList 集合扩容的代码如下:

       /**
         * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
         * number of elements specified by the minimum capacity argument.
         *
         * @param minCapacity the desired minimum capacity
         */
        private void grow(int minCapacity) {
            // overflow-conscious code
            int oldCapacity = elementData.length;
            int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
            if (newCapacity - minCapacity < 0)
                newCapacity = minCapacity;
            if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
                newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
            // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
        }

    在集合长度超过初始值或当前最大值时,在   grow(int minCapacity) 方法中,进行了扩容,该扩容如代码所示, 声明当前集合的最大容量为 oldCapacity , 新增的长度为 oldCapacity 右位移一位数,当容量为 10 时,二进制为  “8020” >> 1 右移后为 “0401” ,十进制值为 5 ,此时将 oldCapacity + 位移后的值 即   10 + 5 = 15 。 

    此时完成扩容,newCapacity  = 15 就是 ArrayList 扩容后的最新容量大小。

    根据扩容规则可知,容量的递增可预计为  0 、10、15、22、33、49,以此类推。

    注意: 这里对新的容量 newCapacity 和 当前元素长度进行比较,如果元素添加的比较多,超过当次位移扩容的容量大小,则会 直接使用  hugeCapacity 方法进行扩容,

      private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
            if (minCapacity < 0) // overflow
                throw new OutOfMemoryError();
            return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
                Integer.MAX_VALUE :
                MAX_ARRAY_SIZE;
        }

    第一个有参构造器:

    单元测试:

    ① 当声明的容量小于默认初始值10 时,会在超过初始容量10 后进行扩容,

    @Test
    	public void catapicity(){
    		ArrayList<Object> objects = new ArrayList<>(5);
    		objects.add("a");
    		objects.add("b");
    		objects.add("c");
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量: " + getArrayListCapacity(objects));
    
    		// 增加一个值
    		for (int i = 0 ; i < 2 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量: " + getArrayListCapacity(objects));
    		// 增加一个值
    		for (int i =3; i <5 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量: " + getArrayListCapacity(objects));
    		// 增加一个值
    		for (int i = 6 ; i < 10 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量: " + getArrayListCapacity(objects));
    		for (int i = 11 ; i < 15 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量: " + getArrayListCapacity(objects));
    		for (int i = 11 ; i < 15 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量: " + getArrayListCapacity(objects));
    
    	}
    

    测试结果:

    长度:  3 容量: 5
    长度:  5 容量: 5
    长度:  7 容量: 7
    长度:  11 容量: 15
    长度:  15 容量: 15
    长度:  19 容量: 22
    

    ②超过初始化容量的元素增加:

    @Test
    	public void catapicity(){
    		ArrayList<Object> objects = new ArrayList<>(13);
    //		objects.add("a");
    //		objects.add("b");
    //		objects.add("c");
    //		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量: " + getArrayListCapacity(objects));
    
    		// 增加一个值
    		for (int i = 0 ; i < 15 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量: " + getArrayListCapacity(objects));
    		// 增加一个值
    		for (int i =3; i <5 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量: " + getArrayListCapacity(objects));
    		// 增加一个值
    		for (int i = 6 ; i < 10 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量: " + getArrayListCapacity(objects));
    		for (int i = 11 ; i < 15 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量: " + getArrayListCapacity(objects));
    		for (int i = 11 ; i < 15 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量: " + getArrayListCapacity(objects));
    
    	}
    长度:  15 容量: 19
    长度:  17 容量: 19
    长度:  21 容量: 28
    长度:  25 容量: 28
    长度:  29 容量: 42

    超过初试容量后,第一次扩容会直接使用当前集合长度作为 oldCapacity 进行扩容

    2、LinkedList

    链表结构,且是是双向链表, 不涉及扩容的问题。

    3、Vector

    Vector与ArrayList一样,是存储在数组结构中。  与扩容机制相关的构造器有三个,分别是

    1. Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement),
    2. Vector(int initialCapacity)
    3. Vector()

      其实这后两个最终都是调用了第一个构造器,不过是使用了不同的默认参数,initialCapacity是初始容量,默认是10,capacityIncrement 是每次扩容时候的递增数量,如果该数值不等于0则每次扩容的时候是原来的二倍,如果该数值大于0,则每次增长的数量等于该数值

    int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                     capacityIncrement : oldCapacity);
    )。

    比如:

           Vector<String> v = new Vector<String>(); // 10 20 ,40 80 ,160,320 的速度递增

          Vector<String> v2 = new Vector<>(5,3);// 5 8 11 14 17 ,20,23 的速度递增。

       他的加载因子也是10

    4、Stack

      继承于Vector,所以他的扩容机制等同于Vector的默认情况,也就是2倍速度扩容,加载因子为1

    二、Map

    获取Map集合容量大小的方法:

    思路:利用反射获取hashmap里的threshold(扩容上限)除以 负载因子 就得到容器大小了。

    public static int getHashMapCapacity(HashMap<?,?> hashMap) {
    		Class<HashMap> hashMapClass = HashMap.class;
    		try {
    			// threshold是hashmap对象里的一个私有变量,若hashmap的size超过该数值,则扩容。这是通过反射获取该值
    			Field field = hashMapClass.getDeclaredField("threshold");
    			//setAccessible设置为true可以开启对似有变量的访问
    			field.setAccessible(true);
    			int threshold = 0;
    			if ((int) field.get(hashMap) != threshold) {
    				threshold = (int) field.get(hashMap);
    				// 默认的负载因子是0.75,也就是说实际容量是/0.75
    				double v = (int) field.get(hashMap) / 0.75;
    //				System.out.println((int) field.get(hashMap) / 0.75);
    				System.out.println("扩张容量: " + threshold + " 实际容量: "+ (int)v);
    			}
    
    			return threshold;
    		} catch (NoSuchFieldException e) {
    			e.printStackTrace();
    			return -1;
    		} catch (IllegalAccessException e) {
    			e.printStackTrace();
    			return -1;
    		}
    	}

    1、HashMap 的扩容机制:

    在HashMap 中,与容量有关的构造器有三个:

    1. public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) 
    2. public HashMap(int initialCapacity)     
      
    3. public HashMap() 
         
      

    1.1 这里先对  public HashMap( )做单元测试,并进行分析

    	@Test
    	public void mapCapacity(){
    
    		HashMap<Object, Object> map = new HashMap<>();
    		getHashMapCapacity(map);
    		System.out.println( "   已占用容量" + map.size());
    
    		// 这里添加是个元素
    		for (int i= 0; i < 10; i++){
    			map.put(String.valueOf(i),i);
    		}
    		getHashMapCapacity(map);
    		System.out.println( "   已占用容量" + map.size());
    		// 这里添加2个元素
    		for (int i= 11; i < 13; i++){
    			map.put(String.valueOf(i),i);
    		}
    		getHashMapCapacity(map);
    		System.out.println( "   已占用容量" + map.size());
    
    		// 这里添加30个元素
    		for (int i= 31; i < 60; i++){
    			map.put(String.valueOf(i),i);
    		}
    		getHashMapCapacity(map);
    		System.out.println( "   已占用容量" + map.size());
    	}

    单元测试结果:

    DemoApplicationTests      : Started DemoApplicationTests in 3.717 seconds (JVM running for 4.477)
       已占用容量0
    扩张容量: 12 实际容量: 16    已占用容量11
    扩张容量: 24 实际容量: 32    已占用容量13
    扩张容量: 48 实际容量: 64    已占用容量42
    2020-01-29 13:08:05.433  INFO 29660 --- [       Thread-2] o.s.w.c.s.GenericWebApplicationContext   : Closing org.springframework.web.context.support.GenericWebApplicationContext@ffaa6af: startup date [Wed Jan 29 13:08:02 CST 2020]; root of context hierarchy

    在这里先对单元测试结果进行分析:

    首先我们先看一下,单元测试中,创建了一个默认无参的HashMap,此时第一次打印 集合实例的 容量值,得到的结果是 "已占用容量 0",这里对代码进行分析:

                            if ((int) field.get(hashMap) != threshold) {
    				threshold = (int) field.get(hashMap);
    				// 默认的负载因子是0.75,也就是说实际容量是/0.75
    				double v = (int) field.get(hashMap) / 0.75;
    //				System.out.println((int) field.get(hashMap) / 0.75);
    				System.out.println("扩张容量: " + threshold + " 实际容量: "+ (int)v);
    			}

    这里是通过反射获取 HashMap 字节码对象从而得到运行时的构造器或方法实例及相应的属性的值,

    		Field field = hashMapClass.getDeclaredField("threshold");

    以上的一条代码便是获取 “threshold ” 私有属性的方法,这里看一看该变量在 HashMap   中的含义:

      /**
         * The next size value at which to resize (capacity * load factor).
         *
         * @serial
         */ 
        // (The javadoc description is true upon serialization.   (序列化时,javadoc描述为真。
        // Additionally, if the table array has not been allocated, this  此外,如果还没有分配表数组,则执行此操作
        // field holds the initial array capacity, or zero signifying  字段持有初始数组容量,或表示为零
        // DEFAULT_INITIAL_CAPACITY.)  DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)。
        int threshold;
    

    由注释我们可以知道,当前字段在 HashMap 用于存储 key 字段元素的长度,当初始化一个无参构造时,在没有对其进行分配元素的情况下,该字段是不会被分配值的,默认值表示值为 0 或 为初始化长度   DEFAULT_INITIAL_CAPACITY 。

        /**
         * The default initial capacity - MUST be a power of two.
         */
        static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

    以上是HashMap中的源码部分对 默认初始容量的定义: 默认长度为 16 。

    以上是为了说明一个问题,在默认定义HashMap 集合容量且没有添加元素到容器中的情况下, 其容量值 可能是0 ,也可能是初始容量16.

    第一条打印结果分析完毕。

    以下对HashMap 的 扩容机制进行一番分析,这里会基于单元测试后面的三条打印结果进行分析:

    扩张容量: 12 实际容量: 16    已占用容量11
    扩张容量: 24 实际容量: 32    已占用容量13
    扩张容量: 48 实际容量: 64    已占用容量42

    从打印的结果,我们可以看到,第一次打印结果中,集合的实际容量为  16 ,而根据 HashMap 的加载因子来计算,当添加的元素达到长度 0.75 时会进行一次扩容。这里从源码方面进行分析:

    1.2 此处要搞清楚为什么加载因子是0.75?

        /**
         * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
         * (16) and the default load factor (0.75).
         */
        public HashMap() {
            this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
        }
    

    在以上源码中,空参构造中,不会对容量大小进行自定义声明,而是使用默认值 16 ,方法中的成员变量 this.loadFactor 代表当前集合的加载因子,即满足一定条件进行容量扩张。其中的

    DEFAULT_LOAD_FACTOR 在源码中的位置:
        /**
         * The load factor used when none specified in constructor.
         */
        static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
    

    这里解决了加载因子为什么是 0.75 的问题,不过,在HashMap提供的构造器中,加载因子也是可以自定义的,就在这里给分析一下:

       /**
         * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
         * capacity and load factor.
         *
         * @param  initialCapacity the initial capacity
         * @param  loadFactor      the load factor
         * @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative
         *         or the load factor is nonpositive
         */
        public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
            if (initialCapacity < 0)
                throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                                   initialCapacity);
            if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
                initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
            if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
                throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                                   loadFactor);
            this.loadFactor = loadFactor;
            this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
        }
    

    有上述源码可以知道, map的容量与加载因子可以同时被自定义声明,在构造函数中会对容量合法性进行校验:

    1.3 在这里我们提出一个问题:HashMap中容量的最大值是什么?

    我们看看源码中的这一句,

                if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
                initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;

    当容量大于HashMap 定义的私有变量 MAXIMUM_CAPACITY 时,

    将  MAXIMUM_CAPACITY  赋值给  initialCapacity 

    在HashMap 中对 MAXIMUM_CAPACITY 的值定义的大小是:

        /**
         * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
         * by either of the constructors with arguments.
         * MUST be a power of two <= 1<<30.
         */
        static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
    

    从这里可以知道,hashmap的最大容量是 2的30次方。

    1.4 Hashmap 的 扩容机制

    在 HashMap 在扩容的过程中有几个问题要注意:

    1. key 值不可重复与 value 值不可重复的问题?
    2. 容量长度的扩容机制?

    在这里就不对第一个问题进行过多赘述,可以参考 笔者的另一篇博文,

    从源码看: hashset如何保证值不会被重复的  在该博文中对key值value值不可重复做了详尽的分析。

    添加元素HashMap 集合中,

                    // 这里添加是个元素
        		for (int i= 0; i < 10; i++){
    			map.put(String.valueOf(i),i);
    		}

    进入 put ()方法中,进行新元素的添加:

        /**
         * Associates the specified value with the specified key in this map.
         * If the map previously contained a mapping for the key, the old
         * value is replaced.
         *
         * @param key key with which the specified value is to be associated
         * @param value value to be associated with the specified key
         * @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or
         *         <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>.
         *         (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map
         *         previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
         */
        public V put(K key, V value) {
            return putVal(hash(key), key, value, false, true);
        }

    在上述源码中,会对传入的key 进行值重复的校验,具体使用 key 进行hash运算获取在 当前 集合中的 hash 值,如下:

      static final int hash(Object key) {
            int h;
            return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
        }

    在 put  方法中,对元素 key-value 添加到集合容器的操作是在 putVal() 方法中实现的,并且在该方法中调用 resize () 方法对集合容量长度进行扩容。

      /**
         * Implements Map.put and related methods
         *
         * @param hash hash for key
         * @param key the key
         * @param value the value to put
         * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
         * @param evict if false, the table is in creation mode.
         * @return previous value, or null if none
         */
        final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                       boolean evict) {
            Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
            if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                n = (tab = resize()).length;
            if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
                tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
            else {
                Node<K,V> e; K k;
                if (p.hash == hash &&
                    ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    e = p;
                else if (p instanceof TreeNode)
                    e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
                else {
                    for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                        if ((e = p.next) == null) {
                            p.next = newNode(hash, key, value, null);
                            if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                                treeifyBin(tab, hash);
                            break;
                        }
                        if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                            break;
                        p = e;
                    }
                }
                if (e != null) { // existing mapping for key
                    V oldValue = e.value;
                    if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                        e.value = value;
                    afterNodeAccess(e);
                    return oldValue;
                }
            }
            ++modCount;
            if (++size > threshold)
                resize();
            afterNodeInsertion(evict);
            return null;
        }

    使用DEBUG分析查看 putVal方法中的 参数,当前 map 集合的长度为 8 ,有八个key ,每个 key 对应一个value

    根据源码我们可以知道,hashmap的底层是由数组和链表构成的,如上图中, Node<K,V> [ ] tab 代表当前map集合的底层结构,该结构由一个Node (链表)类型的数组构成。每个新添加的 key-value 会以一个  Node<K,V> 的链表节点的形式被添加到 集合 tab 中 。

    在添加元素的时候会调用 resize()方法,并在resize() 方法中将新的集合数据存储到 table 私有变量中:

        /**
         * The table, initialized on first use, and resized as
         * necessary. When allocated, length is always a power of two.
         * (We also tolerate length zero in some operations to allow
         * bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
         */
        transient Node<K,V>[] table;
    

    以下是resize() 的代码:

      /**
         * Initializes or doubles table size.  If null, allocates in
         * accord with initial capacity target held in field threshold.
         * Otherwise, because we are using power-of-two expansion, the
         * elements from each bin must either stay at same index, or move
         * with a power of two offset in the new table.
         *
         * @return the table
         */
        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)
                    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) {
                    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
                            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;
        }

    在以上源码中,关于扩容部分的代码是:

      else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                         oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                    newThr = oldThr << 1; // double threshold

    HashMap 中对当前的容量值使用左位移的方式, oldCap << 1 ,将集合容量扩张为当前的2N次幂。此时,我们可以知道HashMap 的扩容是新容量为当前的  2的N次方;

    1.5 HashMap 集合进行扩容的时机是?

            if (newThr == 0) {
                float ft = (float)newCap * loadFactor;
                newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                          (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
            }

    前提: 当前集合集合的链表数组中必须有值的情况下,才会触发扩容机制。

    当前的集合元素长度达到了 当前给定集合的容量的0.75倍时,该链表数组进行自增左位移,默认为2的N次幂。

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