面试题： Java中各个集合类的扩容机制

冷不防 2023-07-02 10:27 6阅读 0赞

个人博客网：[https://wushaopei.github.io/][https_wushaopei.github.io]    (你想要这里多有)

Java 中提供了很多的集合类，包括，collection的子接口list、set，以及map等。由于它们的底层构成不同，以及数据的构造为单列、多列、可重复、不可重复，导致其扩容机制也不尽相同。

### 一、List ###

获取ArrayList 容量大小的方法：

public static int getArrayListCapacity(ArrayList<?> arrayList) {
    		Class<ArrayList> arrayListClass = ArrayList.class;
    		try {
    			Field field = arrayListClass.getDeclaredField("elementData");
    			field.setAccessible(true);
    			Object[] objects = (Object[])field.get(arrayList);
    			return objects.length;
    		} catch (NoSuchFieldException e) {
    			e.printStackTrace();
    			return -1;
    		} catch (IllegalAccessException e) {
    			e.printStackTrace();
    			return -1;
    		}
    	}

**1、ArrayList**

ArrayList以数组的形式存储。ArrayList中与容量有关的构造器有两个，代码如下：

public ArrayList(int initialCapacity) {
            if (initialCapacity > 0) {
                this.elementData = new Object[initialCapacity];
            } else if (initialCapacity == 0) {
                this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
            } else {
                throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                                   initialCapacity);
            }
        }
    
        /**
         * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
         */
        public ArrayList() {
            this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
        }

由以上代码可知，ArrayList 的容量扩容包含有 ArrayList(int initialCapacity) ，另一个则是 ArrayList() ；

第一个构造器在初始创建时以形参将容量大小进行定义，由外部自定义；第二个构造器没有传入参数，使用默认初始化的容量大小；**详细解析如下：**

**第一个有参构造器：自定长度在后面，这里先看无参有默认容量长度的构造器怎么实现的扩容？**

**第二个无参构造器：**

/**
         * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
         */
        public ArrayList() {
            this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
        }

**代码测试：**

@Test
    	public void catapicity(){
    		ArrayList<Object> objects = new ArrayList<>();
    		objects.add("a");
    		objects.add("b");
    		objects.add("c");
    		System.out.println(objects.size() + " " + getArrayListCapacity(objects));
    
    		// 增加一个值
    		for (int i = 0 ; i < 9 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println(objects.size() + " " + getArrayListCapacity(objects));
    		// 增加一个值
    		for (int i = 10 ; i <15 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println(objects.size() + " " + getArrayListCapacity(objects));
    		// 增加一个值
    		for (int i = 15 ; i < 20 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println(objects.size() + " " + getArrayListCapacity(objects));
    
    		objects.add(20);
    
    		System.out.println(objects.size() + " " + getArrayListCapacity(objects));
    
    	}

在上述单元测试中，创建了一个无参构造的ArrayList 集合，并对其进行元素的添加，以满足对元素添加过程中容量大小的扩张规则。

长度:  3 容量： 10
    长度:  12 容量： 15
    长度:  17 容量： 22
    长度:  22 容量： 22
    2020-01-29 11:42:35.260  INFO 28488 --- [       Thread-2] o.s.w.c.s

**上述是单元测试结果，在这里做一番分析：**

在以上的代码中，默认使用ArrayList的初始化容量长度，在ArrayList中，默认初始化容量是 10 ,

/**
         * Default initial capacity.
         */
        private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

从测试结果可以看到，当元素的长度为3时，其容量为默认的值 **10 ；** 当添加的元素超过初始容量后，即 **12 > 10 ** 时，集合进行了自动扩容，添加每一个元素都会调用**  ensureCapacityInternal(int minCapacity) ** 方法，在该方法中比较长度是否达到当前容量的边缘，将比较的结果 覆盖原来的 **minCapacity** 参数，该值用于保存当前的容器元素长度；如单元测试中，当元素个数超过默认的 值 10 时，会调用

minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);

方法，并接着调用  ensureExplicitCapacity(minCapacity);方法，该方法会对当前集合长度与最大容量值进行比较，并调用 grow(minCapacity) 方法进行位移扩容：

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;
    
        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

实现ArrayList 集合扩容的代码如下：

/**
         * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
         * number of elements specified by the minimum capacity argument.
         *
         * @param minCapacity the desired minimum capacity
         */
        private void grow(int minCapacity) {
            // overflow-conscious code
            int oldCapacity = elementData.length;
            int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
            if (newCapacity - minCapacity < 0)
                newCapacity = minCapacity;
            if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
                newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
            // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
        }

在集合长度超过初始值或当前最大值时，在   **grow(int minCapacity) 方**法中，进行了扩容，该扩容如代码所示， 声明当前集合的最大容量为 **oldCapacity ，** 新增的长度为 **oldCapacity** 右位移一位数，当容量为 10 时，二进制为  “**8020**” >> 1 右移后为 “**0401**” ，十进制值为 **5** ，此时将 **oldCapacity** \+ 位移后的值 即 **  10 + 5 = 15** 。

此时完成扩容，**newCapacity  = 15** 就是 ArrayList 扩容后的最新容量大小。

根据扩容规则可知，容量的递增可预计为  **0 、10、15、22、33、49**，以此类推。

**注意： 这里对新的容量 newCapacity 和 当前元素长度进行比较，如果元素添加的比较多，超过当次位移扩容的容量大小，则会 直接使用  hugeCapacity 方法进行扩容，**

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
            if (minCapacity < 0) // overflow
                throw new OutOfMemoryError();
            return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
                Integer.MAX_VALUE :
                MAX_ARRAY_SIZE;
        }

**第一个有参构造器：**

**单元测试：**

**① 当声明的容量小于默认初始值10 时，会在超过初始容量10 后进行扩容，**

@Test
    	public void catapicity(){
    		ArrayList<Object> objects = new ArrayList<>(5);
    		objects.add("a");
    		objects.add("b");
    		objects.add("c");
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量： " + getArrayListCapacity(objects));
    
    		// 增加一个值
    		for (int i = 0 ; i < 2 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量： " + getArrayListCapacity(objects));
    		// 增加一个值
    		for (int i =3; i <5 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量： " + getArrayListCapacity(objects));
    		// 增加一个值
    		for (int i = 6 ; i < 10 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量： " + getArrayListCapacity(objects));
    		for (int i = 11 ; i < 15 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量： " + getArrayListCapacity(objects));
    		for (int i = 11 ; i < 15 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量： " + getArrayListCapacity(objects));
    
    	}

**测试结果：**

长度:  3 容量： 5
    长度:  5 容量： 5
    长度:  7 容量： 7
    长度:  11 容量： 15
    长度:  15 容量： 15
    长度:  19 容量： 22

**②超过初始化容量的元素增加：**

@Test
    	public void catapicity(){
    		ArrayList<Object> objects = new ArrayList<>(13);
    //		objects.add("a");
    //		objects.add("b");
    //		objects.add("c");
    //		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量： " + getArrayListCapacity(objects));
    
    		// 增加一个值
    		for (int i = 0 ; i < 15 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量： " + getArrayListCapacity(objects));
    		// 增加一个值
    		for (int i =3; i <5 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量： " + getArrayListCapacity(objects));
    		// 增加一个值
    		for (int i = 6 ; i < 10 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量： " + getArrayListCapacity(objects));
    		for (int i = 11 ; i < 15 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量： " + getArrayListCapacity(objects));
    		for (int i = 11 ; i < 15 ; i ++ ){
    			objects.add(i);
    		}
    		System.out.println("长度:  "+objects.size() + " 容量： " + getArrayListCapacity(objects));
    
    	}

长度:  15 容量： 19
    长度:  17 容量： 19
    长度:  21 容量： 28
    长度:  25 容量： 28
    长度:  29 容量： 42

超过初试容量后，**第一次扩容**会直接使用当前集合长度作为 **oldCapacity** 进行扩容

**2、LinkedList**

链表结构，且是是双向链表， 不涉及扩容的问题。

**3、Vector**

Vector与ArrayList一样，是存储在数组结构中。  与扩容机制相关的构造器有三个,分别是

1.  Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement)，
2.  Vector(int initialCapacity)
3.  Vector()

其实这后两个最终都是调用了第一个构造器，不过是使用了不同的默认参数，initialCapacity是初始容量，默认是10，capacityIncrement 是每次扩容时候的递增数量，如果该数值不等于0则每次扩容的时候是原来的二倍，如果该数值大于0，则每次增长的数量等于该数值

int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                     capacityIncrement : oldCapacity);
    ）。

比如：

Vector<String> v = new Vector<String>(); // 10 20 ,40 80 ，160，320 的速度递增

Vector<String> v2 = new Vector<>(5,3);// 5 8 11 14 17 ，20，23 的速度递增。

他的加载因子也是10

**4、Stack**

继承于Vector，所以他的扩容机制等同于Vector的默认情况，也就是2倍速度扩容，加载因子为1

### 二、Map ###

获取Map集合容量大小的方法：

**思路**：利用反射获取**hashmap**里的**threshold**（扩容上限）除以 负载因子 就得到容器大小了。

public static int getHashMapCapacity(HashMap<?,?> hashMap) {
    		Class<HashMap> hashMapClass = HashMap.class;
    		try {
    			// threshold是hashmap对象里的一个私有变量，若hashmap的size超过该数值，则扩容。这是通过反射获取该值
    			Field field = hashMapClass.getDeclaredField("threshold");
    			//setAccessible设置为true可以开启对似有变量的访问
    			field.setAccessible(true);
    			int threshold = 0;
    			if ((int) field.get(hashMap) != threshold) {
    				threshold = (int) field.get(hashMap);
    				// 默认的负载因子是0.75,也就是说实际容量是/0.75
    				double v = (int) field.get(hashMap) / 0.75;
    //				System.out.println((int) field.get(hashMap) / 0.75);
    				System.out.println("扩张容量： " + threshold + " 实际容量： "+ (int)v);
    			}
    
    			return threshold;
    		} catch (NoSuchFieldException e) {
    			e.printStackTrace();
    			return -1;
    		} catch (IllegalAccessException e) {
    			e.printStackTrace();
    			return -1;
    		}
    	}

**1、HashMap 的扩容机制：**

**在HashMap 中，与容量有关的构造器有三个：**

1.      public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)
2.      public HashMap(int initialCapacity)
3.      public HashMap()

**1.1 这里先对  public HashMap( ）做单元测试，并进行分析**

@Test
    	public void mapCapacity(){
    
    		HashMap<Object, Object> map = new HashMap<>();
    		getHashMapCapacity(map);
    		System.out.println( "   已占用容量" + map.size());
    
    		// 这里添加是个元素
    		for (int i= 0; i < 10; i++){
    			map.put(String.valueOf(i),i);
    		}
    		getHashMapCapacity(map);
    		System.out.println( "   已占用容量" + map.size());
    		// 这里添加2个元素
    		for (int i= 11; i < 13; i++){
    			map.put(String.valueOf(i),i);
    		}
    		getHashMapCapacity(map);
    		System.out.println( "   已占用容量" + map.size());
    
    		// 这里添加30个元素
    		for (int i= 31; i < 60; i++){
    			map.put(String.valueOf(i),i);
    		}
    		getHashMapCapacity(map);
    		System.out.println( "   已占用容量" + map.size());
    	}

**单元测试结果：**

DemoApplicationTests      : Started DemoApplicationTests in 3.717 seconds (JVM running for 4.477)
       已占用容量0
    扩张容量： 12 实际容量： 16    已占用容量11
    扩张容量： 24 实际容量： 32    已占用容量13
    扩张容量： 48 实际容量： 64    已占用容量42
    2020-01-29 13:08:05.433  INFO 29660 --- [       Thread-2] o.s.w.c.s.GenericWebApplicationContext   : Closing org.springframework.web.context.support.GenericWebApplicationContext@ffaa6af: startup date [Wed Jan 29 13:08:02 CST 2020]; root of context hierarchy

在这里先对单元测试结果进行分析：

首先我们先看一下，单元测试中，创建了一个默认无参的HashMap，此时第一次打印 集合实例的 容量值，得到的结果是 "已占用容量 0"，这里对代码进行分析：

if ((int) field.get(hashMap) != threshold) {
    				threshold = (int) field.get(hashMap);
    				// 默认的负载因子是0.75,也就是说实际容量是/0.75
    				double v = (int) field.get(hashMap) / 0.75;
    //				System.out.println((int) field.get(hashMap) / 0.75);
    				System.out.println("扩张容量： " + threshold + " 实际容量： "+ (int)v);
    			}

这里是通过反射获取 **HashMap** 字节码对象从而得到运行时的构造器或方法实例及相应的属性的值，

Field field = hashMapClass.getDeclaredField("threshold");

以上的一条代码便是获取 **“threshold ”** 私有属性的方法，这里看一看该变量在 **HashMap  ** 中的含义：

/**
         * The next size value at which to resize (capacity * load factor).
         *
         * @serial
         */ 
        // (The javadoc description is true upon serialization.   (序列化时，javadoc描述为真。
        // Additionally, if the table array has not been allocated, this  此外，如果还没有分配表数组，则执行此操作
        // field holds the initial array capacity, or zero signifying  字段持有初始数组容量，或表示为零
        // DEFAULT_INITIAL_CAPACITY.)  DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)。
        int threshold;

由注释我们可以知道，当前字段在 HashMap 用于存储 **key** 字段元素的长度，当初始化一个无参构造时，在没有对其进行分配元素的情况下，该字段是不会被分配值的，默认值表示值为 **0** 或 为**初始化**长度   **DEFAULT\_INITIAL\_CAPACITY 。**

/**
         * The default initial capacity - MUST be a power of two.
         */
        static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

以上是HashMap中的源码部分对 默认初始容量的定义： 默认长度为 16 。

以上是为了说明一个问题，在默认定义HashMap 集合容量且没有添加元素到容器中的情况下， 其容量值 可能是0 ，也可能是初始容量**16.**

**第一条打印结果分析完毕。**

**以下对HashMap 的 扩容机制进行一番分析，这里会基于单元测试后面的三条打印结果进行分析：**

扩张容量： 12 实际容量： 16    已占用容量11
    扩张容量： 24 实际容量： 32    已占用容量13
    扩张容量： 48 实际容量： 64    已占用容量42

从打印的结果，我们可以看到，第一次打印结果中，集合的实际容量为  **16** ，而根据 **HashMap** 的加载因子来计算，当添加的元素达到长度 **0.75** 时会进行一次扩容。这里从**源码方面**进行分析：

**1.2 此处要搞清楚为什么加载因子是0.75？**

/**
         * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
         * (16) and the default load factor (0.75).
         */
        public HashMap() {
            this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
        }

在以上源码中，空参构造中，不会对容量大小进行自定义声明，而是使用默认值 **16** ，方法中的成员变量 **this.loadFactor** 代表当前集合的加载因子，即满足一定条件进行容量扩张。其中的

DEFAULT_LOAD_FACTOR 在源码中的位置：

/**
         * The load factor used when none specified in constructor.
         */
        static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

这里解决了**加载因子为什么是 0.75** 的问题，不过，在**HashMap**提供的构造器中，**加载因子也是可以自定义**的，就在这里给分析一下：

/**
         * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
         * capacity and load factor.
         *
         * @param  initialCapacity the initial capacity
         * @param  loadFactor      the load factor
         * @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative
         *         or the load factor is nonpositive
         */
        public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
            if (initialCapacity < 0)
                throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                                   initialCapacity);
            if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
                initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
            if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
                throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                                   loadFactor);
            this.loadFactor = loadFactor;
            this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
        }

有上述源码可以知道， map的容量与加载因子可以同时被自定义声明，在**构造函数**中会对**容量**的**合法性**进行校验：

**1.3 在这里我们提出一个问题：HashMap中容量的最大值是什么？**

我们看看源码中的这一句，

if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
                initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;

当容量大于**HashMap** 定义的私有变量 **MAXIMUM\_CAPACITY** 时，

>     将  MAXIMUM_CAPACITY  赋值给  initialCapacity

在HashMap 中对 MAXIMUM\_CAPACITY 的值定义的大小是：

/**
         * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
         * by either of the constructors with arguments.
         * MUST be a power of two <= 1<<30.
         */
        static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

从这里可以知道，**hashmap**的最大容量是 **2的30次方。**

**1.4 Hashmap 的 扩容机制**

在 HashMap 在扩容的过程中有几个问题要注意：

1.  **key** 值不可重复与 **value** 值不可重复的问题？
2.  容量长度的扩容机制？

在这里就不对第一个问题进行过多赘述，可以参考 笔者的另一篇博文，

[从源码看： hashset如何保证值不会被重复的  ][hashset_]在该博文中对**key值**和**value值**不可重复做了详尽的分析。

添加**元素**到**HashMap** 集合中，

// 这里添加是个元素
        		for (int i= 0; i < 10; i++){
    			map.put(String.valueOf(i),i);
    		}

进入 put ()方法中，进行新元素的添加：

/**
         * Associates the specified value with the specified key in this map.
         * If the map previously contained a mapping for the key, the old
         * value is replaced.
         *
         * @param key key with which the specified value is to be associated
         * @param value value to be associated with the specified key
         * @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or
         *         <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>.
         *         (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map
         *         previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
         */
        public V put(K key, V value) {
            return putVal(hash(key), key, value, false, true);
        }

在上述源码中，会对传入的**key** 进行值重复的校验，具体使用 **key** 进行**hash**运算获取在 当前 集合中的 **hash** 值，如下：

static final int hash(Object key) {
            int h;
            return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
        }

在 put  方法中，对元素 key-value 添加到集合容器的操作是在 putVal（） 方法中实现的，并且在该方法中调用 resize () 方法对集合容量长度进行扩容。

/**
         * Implements Map.put and related methods
         *
         * @param hash hash for key
         * @param key the key
         * @param value the value to put
         * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
         * @param evict if false, the table is in creation mode.
         * @return previous value, or null if none
         */
        final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                       boolean evict) {
            Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
            if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                n = (tab = resize()).length;
            if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
                tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
            else {
                Node<K,V> e; K k;
                if (p.hash == hash &&
                    ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    e = p;
                else if (p instanceof TreeNode)
                    e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
                else {
                    for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                        if ((e = p.next) == null) {
                            p.next = newNode(hash, key, value, null);
                            if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                                treeifyBin(tab, hash);
                            break;
                        }
                        if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                            break;
                        p = e;
                    }
                }
                if (e != null) { // existing mapping for key
                    V oldValue = e.value;
                    if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                        e.value = value;
                    afterNodeAccess(e);
                    return oldValue;
                }
            }
            ++modCount;
            if (++size > threshold)
                resize();
            afterNodeInsertion(evict);
            return null;
        }

使用**DEBUG分析**查看 putVal方法中的 参数，当前 map 集合的长度为 8 ，有八个key ，每个 key 对应一个value

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

根据源码我们可以知道，**hashmap**的底层是由数组和链表构成的，如上图中， **Node<K，V> \[ \] tab** 代表当前map集合的底层结构，该结构由一个**Node** （链表）类型的数组构成。每个新添加的 **key-value** 会以一个  **Node<K，V>** 的链表节点的形式被添加到 集合 **tab** 中 。

在添加元素的时候会调用 **resize（）**方法，并在resize（） 方法中将新的集合数据存储到 **table** 私有变量中：

/**
         * The table, initialized on first use, and resized as
         * necessary. When allocated, length is always a power of two.
         * (We also tolerate length zero in some operations to allow
         * bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
         */
        transient Node<K,V>[] table;

以下是**resize（）** 的代码：

/**
         * 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;
            @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);
                        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;
                                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;
        }

在以上源码中，关于扩容部分的代码是：

else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                         oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                    newThr = oldThr << 1; // double threshold

**HashMap** 中对当前的容量值使用左位移的方式， **oldCap << 1** ，将**集合容量扩张**为当前的**2** 的**N次幂。此时，我们可以知道HashMap** 的扩容是新容量为当前的  2的N次方；

**1.5 HashMap 集合进行扩容的时机是？**

if (newThr == 0) {
                float ft = (float)newCap * loadFactor;
                newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                          (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
            }

**前提：** 当前集合集合的链表数组中必须有值的情况下，才会触发扩容机制。

当前的集合元素长度达到了 当前给定集合的容量的0.75倍时，该链表数组进行自增左位移，默认为2的N次幂。

[https_wushaopei.github.io]: https://wushaopei.github.io/
[hashset_]: https://blog.csdn.net/weixin_42405670/article/details/104025776
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