Java集合扩容机制笔记
作者：互联网
一、ArrayList
1、ArrayList构造函数
1.1如果指定了容量大小，创建该大小的数组
1.2如果没有指定大小，默认创建空数组
1.3如果是指定小于0的大小，抛出异常
无参构造：创建空数组，在添加第一个元素时候才会扩容到10的容量。
！只有在jdk6中会一开始就创建一个数组大小为10的数组。
2、添加元素是添加在数组末尾。（先确保数组容量）
3、ensureExplicitCapacity判断是否需要扩容。
4、grow（）方法
得到旧容量，将旧容量扩大1.5倍（大约）。
比如说原始大小是oldCapacity=7，7+7>>1=7+3=10.
如果扩容后的容量还不够，就用需要的容量当做最新的容量。
补充：
数组是length。
字符串是length()。
泛型集合是size()。
二、HashMap
主要存放键值对，是非线程安全的
key和value都可以存储空值，只能存一个空值key和多个空值value。
HashmapJDK1.8以前是数组+链表结合使用。1.8会在扩容机制变化后，演变为红黑树。
1、JDK1.8hashMap的hash方法源码：
JDK7中的hash算法全是取余。
JDK取得了hashcode，还会右移，为了加入扰动，降低hash冲突
2、loadFactory加载因子是控制数组存放疏密程度。
越趋近于1，越容易冲突。
给定的负载因子是0.75是官方给顶的。
初始容量是16，当加入到12时，会进行扩容。
扩容会涉及到rehash、复制数据等操作。
（这个地方发现put中调用的putValue方法，这个是default权限的方法，访问权限是本包类中，除开本包类就变成了private权限）
Hashmap默认是没有大小，只会第一次使用put->putVal中的resize才会初始化。一开始new HashMap()；
putVal()方法流程：
1、判断当前table是否为空，如果为空，调用resize（）进行扩容。返回table的长度。
2、根据(n-1)&hash来求出在数组中的位置，判断当前是否发生冲突
2.1如果没有冲突直接插入新值
2.2如果冲突 ，判断当前key是否相同，相同直接覆盖当前的key和value值
如果当前是红黑树，插入到红黑树。
判断当前长度是否大于8，如果大于8，看当前数组是否是>=64，是就将当前链表转为红黑树。
否则只是扩容hashmap的数组。扩容完以后，再遍历插入。
问题：为什么hashmap长度是2的幂次方
Hash值范围Integer.Max -2147483648到2147483647但是内存装不下。
数组下标的计算方法是当前hash&(n-1)。 hash计算是
(key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
优点：
1、（n-1）的目的是因为2的n次方是 1000....0000，这种二进制数，减掉1过后是1111...1111这样可以降低hash冲突，并且降低空间浪费。
如果是其他数可能会造成某些数组空间永远存不上值。
例子5的二进制 00000000 00000000 00000000 00000101
发现任何一个数&上5，倒数第二低位永远是0，
2、在求数组下标的时候，本身就应该对数组长度求余，但是，取余运算会更快，key.hashcode%arr.length==key.hashcode&(arr.length-1) 只有当arr.length是2的次幂才会相等。
3、hashmap 扩容rehash过后，元素新的位置，要么在原角标位置，要么在原角标+扩容位置上。
比如扩容前长度是8，扩容后长度是16
第一种情况：
扩容前：
00000000 00000000 00000000 00000101
&00000000 00000000 00000000 00000111 8-1=7
-------------------------------------
101 ===== 5 原来脚标位是5
扩容后：
00000000 00000000 00000000 00000101
&00000000 00000000 00000000 00001111 16-1=15
-------------------------------------
101 ===== 5 扩容后脚标位是5（原脚标位）
第二种情况：
扩容前：
00000000 00000000 00000000 00001101
&00000000 00000000 00000000 00000111 8-1=7
-------------------------------------
101 ===== 5 原来脚标位是5
扩容后：
00000000 00000000 00000000 00001101
&00000000 00000000 00000000 00001111 16-1=15
-------------------------------------
1101 ===== 13 扩容后脚标位是13（原脚标位+扩容长度）
2、resize（）方法：
1、如果当前oldTable容量是否为空，如果为空，指定为0。
1.1 老容量大于0，如果大于指定的最大值Integer.MaxVALUE就不会扩容了。
1.2 如果没有超过最大值，就扩充为原来的两倍。并且新阈值也要扩充为两倍。
2、如果当前为空，并且老阈值不为0，新的容量等于老的阈值。
3、新的容量为16，阈值=默认为16*负载因子0.75
4、再进行rehash
JDK7 JDK8 HashMap线程不安全的原因：
JDK7：由于多线程对HashMap扩容，resize方法的transfer方法中，采用的头插法。
某个线程执行中，挂起，其他线程完成了数据迁移，等CPU释放资源后被挂起的线程重新执行逻辑，会造成链表的死循环。
先put插入元素，调用addEntry方法，判断是否超过阈值，超过就会调用resize，resize再调用transfer
在最后三行，造成循环链表。
rehash过程，先扩容2倍的新空间
再头插法，移动元素。
真实案例：
两个线程目前都要扩容，线程A执行e1指针指向3，线程B执行e2指向3，并且线程A，B的next1,、next2都指向2。
假如这个时候线程B时间片消耗完了,if(hash)代码后挂起，线程A目前扩容已经完成了：
并且这个时候线程B也是有个新数组的，长度同样是之前的2倍。
new table[i]=e,e称为了第一个节点，e指针指向了next所以
左边next变成了e。
下次遍历：
e.next取到3这个节点
e.next=newtable[i] 就出现环状。
JDK8：由于多线程对HashMap进行put操作，调用了putval，具体原因是假设两个线程A,B都put，并且hash函数插入的下标相同，当线程A执行完后，时间片消耗完，挂起。这个时候B线程获得时间片后
在该下标处插入了元素，完成了正常的插入，而A获得时间片之前已经检查过了是否冲突，所以不会检查，直接导致线程B插入的数据被覆盖。线程不安全。
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