面试题：Java HashMap中解决哈希冲突的再哈希法在JDK中的体现

Question

在Java的HashMap中并没有显式地使用传统的再哈希法来解决哈希冲突，但存在类似机制。请分析JDK中HashMap是如何通过扩容等手段来降低哈希冲突影响，类似于再哈希法的效果，并说明扩容过程中数据迁移和哈希冲突处理的细节。

Answer 1

1. 扩容降低哈希冲突原理

在Java的HashMap中，通过扩容来降低哈希冲突影响。HashMap有两个重要参数：容量（capacity）和负载因子（load factor）。当HashMap中的元素数量（size）达到容量与负载因子的乘积（即size >= capacity * load factor）时，就会触发扩容。扩容后，新的容量是原来容量的两倍。

扩容类似于再哈希法，因为扩容后重新计算元素在新数组中的位置，元素的哈希值不变，但在新的更大的数组中，通过重新计算索引，使得哈希冲突的概率降低。例如，原本冲突在同一个桶（bucket）中的元素，扩容后可能会分散到不同的桶中。

2. 扩容过程中数据迁移细节

• 创建新数组：扩容时，会创建一个新的Node数组，其容量为原数组容量的两倍。
• 重新计算索引：遍历原数组中的每个桶，对于每个桶中的链表（或红黑树，JDK 8+），会重新计算每个元素在新数组中的索引位置。在JDK 8之前，是通过(n - 1) & hash（n为新数组容量）来计算索引；JDK 8及之后，为了优化计算过程，对于2的幂次方容量的数组，当(hash & oldCap) == 0时，新的索引位置与旧索引位置相同；当(hash & oldCap) != 0时，新的索引位置为旧索引位置加上旧数组容量。
• 迁移元素：将原数组中的元素迁移到新数组对应的位置。如果原桶中是链表结构，在JDK 8之前，会直接将链表中的元素依次重新计算索引并插入到新数组对应位置；JDK 8之后，会将链表拆分成两条链表，一条是索引不变的链表，另一条是索引需要加上旧数组容量的链表，然后分别插入到新数组对应的位置。如果原桶中是红黑树结构，也会类似地重新计算索引并迁移元素，当迁移后节点数量小于等于6时，会将红黑树转换回链表。

3. 扩容过程中哈希冲突处理细节

扩容过程中，通过重新计算索引，原本冲突的元素可能会被分散到不同的桶中，从而减少哈希冲突。在数据迁移时，如果新计算的索引位置已经有元素（发生冲突），在链表结构下，新元素会被插入到链表头部（JDK 8之前）或尾部（JDK 8及之后）；在红黑树结构下，会按照红黑树的插入规则插入元素，以维护红黑树的平衡性质。