HashMap扩容中(e.hash & oldCap) == 0

解释HashMap中hash值是如何映射到bucket中，以及在扩容时rehash涉及到的bucket位置迁移的两种情况

在HashMap扩容时，如果在原表中节点存在链表，在对链表进行尾插法迁移时，会涉及到这句代码。

代码

这是HashMap的resize方法，在这方法中我们可能会对HashMap进行了一次扩容，下面我们将提及到在扩容为二倍大小时所进行的rehash行为。

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;
                    // 尾插法赋值
                    do {
                        next = e.next;
                        // 如果Node在新的HashMap中处在同一个buckets
                        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;
}

Bucket算法

我们先了解一下HashMap将Hash映射到表中的对应位置的方法。

​ bucketIndex = e.hash & (tab.length - 1)

无论是get或者put操作，我们都可以在代码中找到类似的算法
& 是 位与操作，只有对应位置全为1才返回1
Eg. 101 & 011 = 001
下面先说原因：
当我们对一个数取余，是让一个数拆分成不同部分，将除不尽的部分留下，假如是对2^n取余，我们举例说明
11111 % 1000，即31%8，而11000是能整除1000的，所以余下的111即为结果，
由此我们可以将算式进行简化：
11111 & （1000 - 1） —-》 11111 & 0111
即可将后三位保留， 达到取余的效果。
而Cap在HashMap中设定为2^n次方，所以我们在此处进行 & 操作，其实是对e.hash映射到HashMap中数组的一种取余操作。

​ 公式：n % len == n & （len -1），len 为 2的指数

(e.hash & oldCap) == 0

先说结论：
这句代码的意思是如果当前元素的Hash值映射到数组中与原数组处于同一位置。
我们将从下方两种情况以及示例中来了解这句代码的作用。

等于0

先看例子：

oldCap	1000
e.hash	0111
oldCap & e.hash	0000
oldCap - 1	0111
bucketIndex	0111

如果Cap是一个n位二进制数，那么只有hash二进制数位数小于等于n-1时，位与运算的结果才能为0，这时候我们的newCap = oldCap << 1，继续刚才的例子：

newCap	10000
e.hash	00111
newCap & e.hash	00000
newCap - 1	01111
bucketIndex	00111

我们可以发现一件事情，当e.hash二进制数长与oldCap-1二进制数长度相同的情况下，当我们扩容为两倍容量后，BucketIndex不会受到影响。

不等于0

先看例子：

oldCap	1000
e.hash	1111
oldCap & e.hash	1000
oldCap - 1	0111
bucketIndex	0111

newCap	10000
e.hash	01111
newCap & e.hash	00000
newCap - 1	01111
bucketIndex	01111

我们可以发现一件事情，当e.hash二进制数长与oldCap-1二进制数长度不相同的情况下，当我们扩容为两倍容量后，BucketIndex只会在高位多一个1，而BucketIndex多出来的值，其实就等于oldCap。

最后

if (loTail != null) {
    loTail.next = null;
    newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
    hiTail.next = null;
    newTab[j + oldCap] = hiHead;
}

在最后我们将loHead的值与HiHead的值放入了newTab中，而这一节点的索引由于是扩容两倍的情况，在计算Index时只会产生两种情况，即 j+oldCap / j ，所以在最后只会对这两种情况进行赋值，

参考：https://blog.csdn.net/u010425839/article/details/106620440/