回答
当调用 put() 向 HashMap 中添加元素时，若当前数据量超过容量阈值（当前容量与加载因子的乘积）时，HashMap 调用进行扩容操作。扩容操作分为 2 步。
- 第一步：扩容，新容量 = 旧容量 * 2，同时新建一个 tab 数组，数组大小等于新容量大小
- 第二步：节点迁移。整个迁移过程，HashMap 没有采取重新计算节点的 hash 值来确定节点在新数组中的常规的方式，而是采取如下另辟蹊径的方式：
- 用节点的 hash 值与旧容量值进行与运算（
&），等于 0 则保持在原来的位置不变（即低位链表），不等于 0 则迁移到tab[i + oldCap]的位置（高位链表）。 - 如果是红黑树，也是先构建高低两个链表，再来判断链表是否需要转换为红黑树，当链表节点数大于 6 时则继续保持红黑树结构。
- 用节点的 hash 值与旧容量值进行与运算（
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调用 put() 向 HashMap 中添加元素时，若当前数据量超过容量阈值（当前容量与加载因子的乘积）时，HashMap 调用进行扩容操作：
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
// 省略多余代码...
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
调用 resize() 进行扩容操作：
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
// oldCap > 0 表示不是初始化状态
if (oldCap > 0) {
// 超过最大值，无法扩容
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// 可以库容，新容量 = 旧容量 * 2
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
// 新阈值 = 旧阈值 * 2
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else {
// 使用默认值
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
// 新的阈值 = 0，则重新计算
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
// 新建新的数组
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
/*
* 开启扩容操作
*/
if (oldTab != null) {
// 循环老的容量次数
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
// 不为0 就开始处理
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
// e.next == null 则代表线性链表只有一个元素 e，直接重新计算放入即可
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
// 红黑树，则对红黑树进行分割、扩容
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else {
/*
* 链表结构
*/
// 低位链表指针，用于构建保留在原位置的链表
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
// 高位链表指针，用于构建要迁移到高位的链表
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
// == 0，表示当前节点保留在原位置，构建低位聊表
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
// 迁移到高位
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
// 低位不为空，放入
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
// 高位不为空，放入
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
整个扩容过程分为两步，计算新容量和执行扩容操作。
计算新容量很好理解，就是扩大两倍。执行扩容操作有点儿复杂，大明哥细说。为了更加直观，我们定义如下几个 HashMap 进行扩容操作：
1、处理
j = 0
e = oldTab[0] == null，不处理
2、处理
j = 1
e = oldTab[1] != null && e.next == null则执行如下操作
newTab[e.hash & (newCap - 1)] --> newTab[1 & 15] --> newTab[1] = 1
此时，newTab 如下：
3、处理
j = 2
e = oldTab[2] == null，不处理
4、处理
j = 3
首先得到这样一个链表
- 处理第一个节点 3
(e.hash & oldCap) --> (3 & 8) == 0
所以节点 3 放在低位链表，图例如下：
- 处理第二个节点 11
(e.hash & oldCap) --> (11 & 8) != 0
所以节点 11 放在高低链表，图例如下：
- 处理 19、35、27
按照同样的方式我们可以得到如下图例：
按照下面代码将高低位链表放入到 tab 数组去：
按照我们常规的方式，我们应该是遍历旧的链表，拿到节点的 hash 值，然后执行执行 hash&(newCap -1) 来确定节点在新数组中的位置，但是我们查看源码，发下 HashMap 并没有采取这种常规的方式，而是另辟蹊径，为什么可以这么做呢？其实跟 HashMap 的容量为 2^n 和扩容时扩大两倍这个原则有关系，具体大明哥在下面文章有详细说明，这里就不过多阐述了。
至于红黑树的扩容，机制是一样的。先打散红黑树，同样是构建高低位链表，但是打散后的红黑树可能依然是两个红黑树，或者一个红黑树一个链表，甚至两个都是链表。所以在构建高低位链表的时候，都记录其中的数量，当数量小于等于 6 ，则为链表，否则需要将链表转换为红黑树，源码如下：
final void split(HashMap<K,V> map, Node<K,V>[] tab, int index, int bit) {
//...
if (loHead != null) {
if (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
// 链表
tab[index] = loHead.untreeify(map);
else {
tab[index] = loHead;
if (hiHead != null)
// 红黑树
loHead.treeify(tab);
}
}
// ...
}
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