HashMap擴容時處理紅黑樹時的理解和思考

1.在HashMap的resize方法中,遍歷舊數組的節點元素,判斷如果是紅黑樹節點,則調用TreeNode的split方法,來判斷是否需要將原來的紅黑樹節點拆分爲兩個節點(分別爲新數組中位置j和j+oldCap)

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; // 擴容位原數組的兩倍大小
        }
        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);//拆分方法入口
                    else { // preserve order 保留原來節點元素的先後順序
                        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;
    }


 


2.進入TreeNode的split方法:

final void split(HashMap<K,V> map, Node<K,V>[] tab, int index, int bit) {
            TreeNode<K,V> b = this;
            // 將紅黑樹節點拆分成高低位鏈表
            TreeNode<K,V> loHead = null, loTail = null;
            TreeNode<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
            int lc = 0, hc = 0;
            for (TreeNode<K,V> e = b, next; e != null; e = next) {
                next = (TreeNode<K,V>)e.next;
                e.next = null;
                if ((e.hash & bit) == 0) {//1
                    if ((e.prev = loTail) == null)
                        loHead = e;
                    else
                        loTail.next = e;
                    loTail = e;
                    ++lc;
                }
                else {
                    if ((e.prev = hiTail) == null)
                        hiHead = e;
                    else
                        hiTail.next = e;
                    hiTail = e;
                    ++hc;
                }
            }

            if (loHead != null) {
                if (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
                    tab[index] = loHead.untreeify(map);//2
                else {
                    tab[index] = loHead;
                    if (hiHead != null) // (else is already treeified)//3
                        loHead.treeify(tab);
                }
            }
            if (hiHead != null) {
                if (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
                    tab[index + bit] = hiHead.untreeify(map);
                else {
                    tab[index + bit] = hiHead;
                    if (loHead != null)
                        hiHead.treeify(tab);
                }
            }
        }

 

q1:上圖註釋1(e.hash & bit) == 0的這樣處理的含義?

TreeNode繼承Node,樹節點同時依然是鏈表節點,未擴容之前的舊數組中元素存放到同一個位置的鏈表中,並不意味這這些節點的hash值都相同;計算元素在數組中下標的公式爲hash&(cap-1);而hashMap的容量由內部保障肯定爲2的整數倍,這裏以默認容量16舉例:

              元素1             元素 2

cap-1:01111              01111
       hash :01100              11100
       result:01100              01100

元素1和元素2的低5位和oldCap-1的位與值結果相同,所以它們在舊數組下的下標相同,是同一個鏈表下的節點;但是hash值不同同,而新數組的大小newCap擴容爲原來的兩倍,也就是32,轉化成二進制100000;帶入到下標計算公式,元素2在新數組的下標正好比元素1在新數組的位置多16,多出了oldCap的大小;

              元素1             元素 2

oldCap: 10000             10000
       hash:     01100             11100
       result: 00000             10000

所以e.hash & bit == 0,可用來判斷元素是在新數組的原位置p,還是p+oldCap;

q2:註釋2處的去樹化處理tab[index] = loHead.untreeify(map)怎麼理解?

當確定了低位鏈表處的節點數量小於紅黑樹轉鏈表的閾值6時,需要進行對應的轉換,至於前面提到的樹節點本身也是鏈表節點,是否需要轉,這裏個人理解是,不轉換爲簡單的鏈表節點,刪除或者更新元素處理複雜。效率低,代碼中也確實只做了簡單的轉換處理:

final Node<K,V> untreeify(HashMap<K,V> map) {
            Node<K,V> hd = null, tl = null;
            for (Node<K,V> q = this; q != null; q = q.next) {
                Node<K,V> p = map.replacementNode(q, null);//轉換爲普通節點
                if (tl == null)
                    hd = p;
                else
                    tl.next = p;
                tl = p;
            }
            return hd;
        }

q3:註釋三處的非空判斷該怎麼理解?

起初讀到這段代碼的時候,感覺很難理解,網上找的一些答案又解釋的似是而非,無法讓人信服,比如大部分直譯爲高位鏈表爲空,未完成,低位鏈表不能轉紅黑樹;但是這無法解釋後面的else is already treeified原生註解;這裏個人理解高位鏈表如果爲空,說明舊數組下的紅黑樹中的元素在新數組中仍然全部在同一個位置,且先後順序沒有改變,也就是註釋中的已經樹化了,沒有必要再次樹化;而當高位節點不爲空,說明原鏈表元素被拆分了,切地位紅黑樹節點個數大於6,不滿足轉鏈表條件,需要重新樹化。

 

 

 

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