大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

概述

JDK1.8中的HashMap较于前代有了较大的变更，主要变化在于扩容机制的改变。在JDK1.7及之前HashMap在扩容进行数组拷贝的时候采用的是头插法，因此会造成并发情景下形成环状链表造成死循环的问题。JDK1.8中改用了尾插法进行数组拷贝，修复了这个问题。

其次，JDK1.8开始HashMap改用数组+链表/红黑树组合的数据结构来提高查询效率，降低哈希冲突产生的链表过长导致的查询效率减缓现象。

本文的主要内容是对JDK1.8中的扩容机制与前代进行比较。

JDK1.8之前的扩容

由resize()和transfer()两个方法共同完成。

 /**
     * Rehashes the contents of this map into a new array with a
     * larger capacity.  This method is called automatically when the
     * number of keys in this map reaches its threshold.
     *
     * If current capacity is MAXIMUM_CAPACITY, this method does not
     * resize the map, but sets threshold to Integer.MAX_VALUE.
     * This has the effect of preventing future calls.
     *
     * @param newCapacity the new capacity, MUST be a power of two;
     *        must be greater than current capacity unless current
     *        capacity is MAXIMUM_CAPACITY (in which case value
     *        is irrelevant).
     */
    void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }
		// 新建数组
        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        // 拷贝原数据
        transfer(newTable);
        // 得到新数组
        table = newTable;
        // 更改阈值
        threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
    }

    /**
     * Transfers all entries from current table to newTable.
     */
    void transfer(Entry[] newTable) {
        Entry[] src = table;
        int newCapacity = newTable.length;
        for (int j = 0; j < src.length; j++) {
            // 获取当前node节点 e
            Entry<K,V> e = src[j];
            if (e != null) {
                // 将原数组该位置置空
                src[j] = null;
                do {
                    // 获取下一元素
                    Entry<K,V> next = e.next;
                    // 计算元素在新数组中的索引
                    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                    // 头插法 插入新数组中
                    e.next = newTable[i];
                    // 在新索引位置放入元素
                    newTable[i] = e;
                    // e 指向下一元素
                    e = next;
                } while (e != null); //直至e为空，即全部复制完毕
            }
        }
    }

线程不安全问题

拷贝原数据采用的是头插法，在并发场景下，如果两个值在新数组中哈希冲突一样会出现环状链表的情形，最终导致死循环。如下图所示：

jdk1.8 HashMap扩容机制变化「建议收藏」

JDK1.8中的扩容

JDK1.8中将transfer()方法的操作也放入了resize()方法中，而由于JDK1.8引入了红黑树的结构，扩容的操作看起来也更加复杂。

 /**
     * 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;

        // 新建数组
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
            // 数据转移操作
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    // 元素没有后续节点，直接放入新数组对应索引位置
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    // 元素是树节点，进行树转移操作（本文暂不考虑）
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        // 不是树节点并且有后续节点那就只剩下链表形式了
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        // 尾插法转移链表数据
                        do {
                            next = e.next;
                            // 索引不进行变化，放入新数组和原数组一样的位置
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                if (loTail == null)
                                    // 直接放入
                                    loHead = e;
                                else
                                    // 尾插法
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {
                                // 需要重新计算元素在新数组中的位置
                                if (hiTail == null)
                                    // 直接放入
                                    hiHead = e;
                                else
                                    // 尾插法
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            // 重新计算的数组索引位置也就是原索引加上原数组长度
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }