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Java 中 HashMap 底层数组怎么进行扩容

星辰君_4023

星辰君_4023

发布时间:2026-11-08 11:48:16

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来源于php中文网

原创

HashMap扩容在size超过threshold(capacity×loadFactor,默认12)时触发,首次put也初始化数组;新容量翻倍且必为2的幂以支持高效位运算定位;迁移采用高位判断法,根据hash新增位0或1决定新下标为原下标或原下标加旧容量,避免全量rehash。

java 中 hashmap 底层数组怎么进行扩容

HashMap 底层数组扩容不是简单地“换更大数组”,而是一套兼顾效率、分布均匀性和线程安全(单线程下)的完整重散列过程。核心在于:容量翻倍 + 位运算快速重定位 + 避免全量 rehash。

扩容触发时机

扩容发生在 put 操作后,当当前元素个数 size 超过阈值 threshold 时触发:

  • threshold = capacity × loadFactor,默认为 16 × 0.75 = 12
  • 插入第 13 个元素时,size 变为 13,大于 12,立即调用 resize()
  • 注意:首次 put 也会触发 resize,用于初始化底层数组(懒加载)

新数组创建规则

新容量严格为旧容量的 2 倍,且始终维持为 2 的幂:

Java调试
Java调试

通过 JDWP 实现 Java 远程调试:连接远程 JVM、设置断点、单步执行代码、查看变量值、获取调用栈。适用于需要调试远程 Java 应用、排查运行时状态、追踪代码执行流程的场景。 术语注解 JDWP:Java Debug Wire Protocol,Java 调试有线协议(Java 远程调试底层通信协议) remote JVM:远程 Java 虚拟机 step through code:代码单步调试(步入 / 步过 / 步出调试) inspect variables:变量查看 / 变量检视 stac

下载
  • 16 → 32 → 64 → 128 …… 最大不超过 2^30
  • 必须是 2 的幂,才能使用 hash & (capacity - 1) 替代取模,保证下标计算高效且分布均匀
  • 若构造时传入非 2 的幂初始容量(如 10),HashMap 会自动向上找最近的 2 的幂(即 16)

老数据迁移的关键优化:高位判断法

JDK 8 最关键的改进,就是迁移时不重新计算每个 key 的完整 hash 值,而是利用新旧容量的二进制关系做快速分流:

立即学习“Java免费学习笔记(深入)”;

  • 旧容量为 n(如 16,二进制 10000),新容量为 2n(如 32,二进制 100000)
  • 新旧容量差为 n,对应二进制中唯一多出的那一位(第 log₂(n) 位)
  • 对任一节点,只需检查其 hash 值在该“新增位”上是 0 还是 1:
    • 若为 0 → 新下标 = 旧下标
    • 若为 1 → 新下标 = 旧下标 + n
  • 举例:旧下标为 5(hash & 15 = 5),新容量 32,则新下标为 5 或 5 + 16 = 21,取决于 hash 的第 4 位(从 0 开始)

链表与红黑树的分别处理

迁移过程中,不同结构按规则拆分:

  • 普通链表:遍历原链表,按高位结果分别头插或尾插到两个新位置(JDK 8 使用尾插法,避免 JDK 7 的死循环问题)
  • 红黑树节点:先拆成两条链表,若拆分后某条链长度 ≥ 8 且新数组容量 ≥ 64,再转回红黑树;否则退化为链表
  • 空桶直接跳过,不参与任何计算

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