HashMap-链表与红黑树转换触发条件

article/2025/5/15 10:03:17

JDK1.8对HashMap进行了很多优化。

例如当一个槽位slot上的链表个数过多时，则会将链表转换为红黑树，以提高查询检索的效率。

访问节点方式：先找到节点所在的数组index索引位置，然后判断节点是什么结构进行遍历。

节点结构是非树型(链表)结构，通过节点的next遍历链表。
节点结构是树型(红黑树)结构，HashMap维护了2种节点之间的联系关系，分别是

链表方式：通过节点的next遍历链表。
红黑树方式：通过根节点root遍历红黑树。

一链表->红黑树

树化阈值为8

static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

最小树化容量值为64

static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

链表转化为红黑树需要满足2个条件

链表的节点数量(包括新增节点)大于等于树化阈值(查看源码可知，putVal方法是大于树化阈值，而其他方法是大于等于树化阈值)。
HashMap的容量(Node数组的长度)大于等于最小树化容量值。

1.1 树化第一个条件

第一个条件：链表的节点数量(包括新增节点)大于等于树化阈值。

HashMap触发判断第一个条件的位置主要有4个方法，分别是putVal方法、computeIfAbsent方法、compute方法、merge方法。

1.1.1 putVal方法

查看putVal源码可知，根据key判断是否存在节点。若是不存在，则创建节点并加入到HashMap中，返回null。若是存在节点，则直接替换节点的旧值，并返回旧值。

根据key找到在Node数组的index位置，然后若该位置有节点，且节点连接方式是链表，则遍历链表寻找是否有对应key的节点。若是没有，则创建新节点加入到链表中，并判断当前槽位slot的链表的数量(数量包括新增的节点)是否大于树化阈值，链表节点数量大于树化阈值才会进入下一个树化判断，如下图。

1.1.2 computeIfAbsent方法

computeIfAbsent方法如果根据key找到对应节点，且节点的值不为null，则直接返回旧值，不更新节点的值。如果找不到对应节点或节点的值为null，则根据调用mappingFunction参数的apply方法得到新value，若得到的新value值不为null，则替换掉存在节点的值或者新增值为新value的节点，返回新value。

若是新增节点，且节点连接方式为链表，则判断链表的节点数量(包括新增节点)是否大于等于树化阈值。若是满足，则进入下一个树化条件判断。

1.1.3 compute方法

compute方法根据调用的remappingFunction参数的apply方法得到新value。若key的节点存在，且新value不为null，则更新节点的值，若新value为null，则删除该节点。若是节点不存在，且新value不为null，新增节点，返回新value。

若是新增节点，且节点连接方式为链表，则判断链表的节点数量(包括新增节点)是否大于等于树化阈值。若是满足，则进入下一个树化条件判断。

1.1.4 merge方法

merge方法若key的节点存在，且节点值不为null，调用的remappingFunction参数的apply方法得到新value，若节点值为null，则传入的valule为新value。若新value不为null，则更新节点的值，若新value为null，则删除该节点。若是节点不存在，且新value不为null，新增节点，返回新value。

若是新增节点，且节点连接方式为链表，则判断链表的节点数量(包括新增节点)是否大于等于树化阈值。若是满足，则进入下一个树化条件判断。

1.2 树化第二个条件

第二个条件：HashMap的容量(Node数组的长度)大于等于最小树化容量值。

满足树化第一个条件后，调用treeifyBin方法判断是否满足第二个树化条件。

若HashMap的node数组未初始化或者容量(node数组的长度)小于最小树化容量值，则不会将链表转换为红黑树，而是调用resize方法进行扩容操作。

若是node数组已初始化，且容量大于等于最小树化容量值，则将链表转换为红黑树。

二红黑树->链表

非树化阈值为6

    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

红黑树转换为链表只需满足以下2个条件之一便可

当删除红黑树的节点时，调用removeTreeNode方法。在removeTreeNode方法中，判断如果根节点root、root.right、root.left、root.lelt.left其中一个为空，则认为该红黑树的节点个数太少了，不必采用红黑树结构，调用untreeify方法将红黑树转化为链表结构。

红黑树的节点数量小于等于非树化阈值。

当HashMap调用resize方法进行扩容时，如果slot槽位上的节点结构为红黑树，则调用节点的split方法重新分配节点在扩容后新数组的位置。

在split方法中，通过(e.hash & bit) == 0(根据key的hash找到数组的位置的一种方式)来判断节点是否在同一个槽位slot。

若等于0，则表示该节点在扩容后的新数组的slot位置不变，也就是根据(n-1)&hash(n为扩容后的新数组的长度)找到新数组的index索引等于旧数组的index索引。
若是不等于0，则表示该节点在扩容后的新数组的slot位置变了，也就是根据(n-1)&hash(n为扩容后的新数组的长度)找到新数组的index索引改变了，新索引等于旧数组的index索引加上旧数组的长度。

通过(e.hash & bit) == 0公式拆分得到的loHead链表和hiHead链表。

若是其中链表一个为空，则说明红黑树的所有节点在扩容后的数组index位置相同，则可直接将红黑树移到对应索引位置，不用维护红黑树的结构，因为结构没变化，还是一样的平衡结构。
若是都不为空，则说明红黑树的节点分散了，平衡结构被破坏了，需要重新维护红黑树的平衡。
拆分后的链表个数若小于等于非树化阈值，说明红黑树的节点个数少了，无需维护红黑树结构，调用untreeify方法将红黑树转化为链表结构。