java: Java8以后hashmap扩容后根据高位确定元素新位置

一、举例说明

例子：

• hashmap原容量 oldCap = 16（二进制：0001 0000）

• hashmap新容量 newCap = 32

• hash1 = 33，hash2 = 17

明确以下事项前提：

1. hash值，由hash函数决定，扩容不影响hash值

2. 新位置（也就是桶下标），受扩容影响，可能变，可能不变，如何判断新位置就是本文要讲的内容

3. 位置（桶下标）的计算 index = hash & (cap - 1)，其中cap为2的n次方

项目	不移动示例（hash1 = 33）	移动示例（hash2 = 17）
hash（十进制）	33	17
hash（二进制）	0010 0001	0001 0001
oldCap（二进制）	0001 0000	0001 0000
原桶下标 = hash & (****oldcap - 1)	33 & 15 = 1	17 & 15 = 1
原桶下标（二进制）	0010 0001 & 0000 1111 = 0000 0001	0001 0001 & 0000 1111 = 0000 0001
hash & oldcap	33 & 16 = 0	17 & 16 = 16
hash & oldcap（二进制）	0010 0001 & 0001 0000 = 0000 0000	0001 0001 & 0001 0000 = 0001 0000
高位	0	1
是否移动	==0 不移动	!= 0 移动
新桶下标 = hash & (32 - 1)	33 & 31 = 1	17 & 31 = 17 = 1+ 16
新桶下标（二进制）	0010 0001 & 0001 1111 = 0000 0001	0001 0001 & 0001 1111 = 0001 0001

二、解释

2.1 什么是高位？

高位就是数字的二进制最左边 那个位，比如:

16，二进制为10000，高位就是5；

64，二进制为1000000，高位就是7；

2.2 java8以后，HashMap 扩容时如何确定某个元素的新位置？

hash值 与 老数组长度oldcap 进行按位与运算 ，得到的结果 ，看它是否为0：

为0，则 不移动 ，

不为0，则 新位置=老位置+老数组长度

用公式描述：

或者也可以看高位，二者本质相同

hash值 与 老数组长度oldcap 进行按位与运算 ，得到的结果 ，看它"对应老数组高位 "是否为0：

为0，则 不移动 ，

为1，则 新位置=老位置+老数组长度

表格，红色字体那里标的很清晰

三、源码解析

if ((e.hash & oldCap) == 0) {
    // 高位为 0，不移动
    if (loTail == null)
        loHead = e;
    else
        loTail.next = e;
    loTail = e;
} else {
    // 高位为 1，移动到 oldIndex + oldCap
    if (hiTail == null)
        hiHead = e;
    else
        hiTail.next = e;
    hiTail = e;
}

3.1 这段代码在做什么

判断 hash 在"扩容新增的那一位"上是 0 还是 1

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两种结果，对应两种新索引

情况一：高位 = 0（不移动）

(e.hash & oldCap) == 0

• 新索引 = 旧索引

• 仍然落在原桶位置

数学等价于：

hash & (newCap - 1) == hash & (oldCap - 1)

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情况二：高位 = 1（发生移动）

(e.hash & oldCap) != 0

• 新索引 = 旧索引 + oldCap

也就是：

newIndex = oldIndex + oldCap