HashMap数组扩容后元素的前后变化
前一段时间看了HashMap 的扩容方法，觉得写的太好了，对我很有帮助，现以我理解的来写一下。主要说两方面：
- 扩容后元素的位置
- 扩容后元素如何分布的
1、resize方法的源码
HashMap 中扩容方法为resize() 。代码如下：
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) {
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;
//说明①
//如果原数组有数据，说明不是首次初始化数组，则会造成扩容，
//元素重新分布的问题，消耗性能。
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)
//说明②
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
//不讲红黑树的部分了
((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;
//说明③
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);
//说明④
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
} 上边是整个resize() 方法的源码，今天说的是其中的这部分，即从上边带有注释的说明① 位置下边的if (oldTab != null) { 这一行开始。
从这一行的判断里看到，意思是原有table 里如果没有元素的话，会走的逻辑，其实就是hashMap 针对于数组长度达到负载因子*数组长度 的时候，会进行数据的重新分布，这一步上也是性能消耗的地方。
2、扩容后数组元素的位置（无链）
先来看上边源码的说明② 位置，即下边这行：
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; 这行的意思是，如果当前数组下标上有元素，但是没有子元素，也就是没有形成链，就只有一个元素 ，那么该元素放置的位置按照newTab[e.hash & (newCap - 1)] 来放置。
首先来看一张图，hashMap 中，确定元素在数组哪个位置，是通过hash 值（通过一个hash方法进一步运算过的）与数组长度减一进行与运算 得到的，如下图所示：
做法特别巧妙，那如果扩容后，比如对上边的数组长度16 ，现在变成了长度为32 ，也就是上边提到的这个newTab[e.hash & (newCap - 1)] ，相同的三个数，在扩容后的放置位置是什么呢？看下图：
为什么会出现不同的位置呢，请仔细看那两个hash数，对应的100000 中的1 上的数，有的有1 ，有的有0 ，因为这是个随机数，并不知道到底是几，反正不是0 ，就是1 了，这样就会使算出来的下标，分到两个位置上，使扩容后的数组，对元素又均匀的分摊一下。
总结：HashMap 扩容后，原来的元素，要么在原位置，要么在原位置+原数组长度 那个位置上。
2、扩容后元素的位置（有链）
借用别人的图，如下：
通过上图来看，左边是扩容前 ，右边是扩容后 ，对于下标为15 上整条链上的元素，扩容一倍后，元素要么在原位置15 上，要么在原位置加原数组长度，即15+16 那个位置上。并且整条链上的元素，不管在原位置15，还是在31 上，它们的排列顺序没有变化。（据说这与1.7版本不同，我没看过1.7版本）
那是如何做到的呢，再继续看上边的源码，位置在上边源码的说明③ 处，即下边这个位置：
do {
next = e.next;
//说明③
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);
//说明④
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
} 上边的代码中，根据说明③ 处的(e.hash & oldCap) == 0 来将链上的元素分成两份，然后又在说明④ 处，对元素分别放到了原位置 和原位置+原数组长度 上。
用几个数据来举个例子，就会如下图所示：
比如一个链上的数据如下图，三种颜色，形成了链。
如果对于它们三个，扩容一倍后，就会变成下边这样：
