查看JDK1.8 ArrayList的源代码
1、默认初始容量为10
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/** * Default initial capacity. */ private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10 ; |
2、最大容量为 Integer.MAX_VALUE - 8
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/** * The maximum size of array to allocate. * Some VMs reserve some header words in an array. * Attempts to allocate larger arrays may result in * OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit */ private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8 ; |
原因：之前参考别人的，有待求证：
数组对象有一个额外的元数据，用于表示数组的大小；
数组长度size为int类型，共32位，有一位符号位，所以最大长度为Integer.MAX_VALUE=2^31= 2,147,483,648；
8bytes用来存储size；
3、扩容方式：
（1）首先传递进来一个希望的最小容量minCapacity；
（2）新容量newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)，即新容量等于原容量的1.5倍；
（3）如果minCapacity > newCapacity ，newCapacity = minCapacity ;
（4）如果 newCapacity > 最大容量 MAX_ARRAY_SIZE ，newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
（5）以新容量拷贝原数据
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/** * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the * number of elements specified by the minimum capacity argument. * * @param minCapacity the desired minimum capacity */ private void grow( int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1 ); if (newCapacity - minCapacity < 0 ) newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0 ) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // minCapacity is usually close to size, so this is a win: elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }
private static int hugeCapacity( int minCapacity) { if (minCapacity < 0 ) // overflow throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; } |
Java ArrayList() 扩容原理
平常都是直接使用 ArrayList()，今天特地看一下 ArrayList() 的扩容原理。
先看下 ArrayList 的属性以及构造方法，这个比较重要
先看下属性
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// ArrayList 默认容量大小 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10 ; // 一个共享的空数组, 在空实例时使用 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // 一个共享的空数组, 在使用默认 size 的空实例时使用 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; /* 存储 ArrayList 元素的数组缓冲区 重点1: ArrayList 的容量是数组缓冲区的长度 重点2: 从这个元素也可以看的出来 ArrayList() 的底层就是一个 Object[] add 第一个元素时, 任何带有 elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 的空 ArrayList 都将被扩展为 DEFAULT_CAPACITY */ transient Object[] elementData; // ArrayList 的大小, 我们平常使用的 list.size() 底层就是记录的这个 size private int size; // ArrayList 最大 private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8 ; |
再看构造器，带参构造器
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/* 带参构造器, 参数为容量大小, 例如: 初始化一个容器为 20 类型为 Integer 的 ArrayList ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(20); */ public ArrayList( int initialCapacity) { /* 初始化容量 > 0, elementData 初始化为初始化容量大小的数组 初始化容量 = 0, elementData = EMPTY_ELEMENTDATA (空数组) 初始化容量 < 0, 直接抛出异常 */ if (initialCapacity > 0 ) { this .elementData = new Object[initialCapacity]; } else if (initialCapacity == 0 ) { this .elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } else { throw new IllegalArgumentException( "Illegal Capacity: " + initialCapacity); } } |
参数为 Collection 的构造器
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/* 将一个参数为 Collection 的集合转换为 ArrayList */ public ArrayList(Collection<? extends E> c) { // Collection 转换为数组 Object[] 类型 elementData = c.toArray(); // 判断当前对象大小是否和 Collection 长度相等并且不等于 0, false 的话 elementData 等于空数组了 if ((size = elementData.length) != 0 ) { // c.toArray() 可能不会正确地返回一个 Object[] 数组，所以使用 Arrays.copyOf() if (elementData.getClass() != Object[]. class ) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[]. class ); } else { this .elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } } |
不带参构造器
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/* 不带参构造器就像我们平时使用一样, 直接 new 一个 ArrayList 不需要传递任何参数 构造方法中直接将 elementData 初始化为 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA (空数组) */ public ArrayList() { this .elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; } |
看到这里就发现，带参的构造器我们可以直接传递参数，而默认的构造器怎么怎么样初始化容量大小的呢？
add() 方法可以直接得到答案。
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public boolean add(E e) { // 这一行是关键, 看下面 ensureCapacityInternal(size + 1 ); // 将元素追加到集合的末尾 假如当前 size = 10 size++ 追加到第 11 位 elementData[size++] = e; return true ; } |
ensureCapacityInternal() 方法调用
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private void ensureCapacityInternal( int minCapacity) { /* calculateCapacity() 方法, 刚初始化时会返回 10, 其他情况返回当前 size + 1 ensureExplicitCapacity() 方法, 调用扩容 */ ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); } private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { /* 使用无参构造器创建创建 ArrayList 的集合, 此时一定是相等的 */ if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { /* 两数相比返回最大值, 此时 Math.max(10, 1); 默认容量, 由此而来 */ return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } // 不相等的话只有返回当前的 size + 1 return minCapacity; } private void ensureExplicitCapacity( int minCapacity) { // 增量, 记录修改/更新次数 modCount++;
// 初始化: 10 - 0 > 0 // 其他: size + 1 > 0 if (minCapacity - elementData.length > 0 ) // 扩容操作 grow(minCapacity); } private void grow( int minCapacity) { // 老的长度, 初始化时为 0, int oldCapacity = elementData.length; // 新的长度此时 0 + (0 >> 1), newCapacity = 0 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1 ); // 初始化场景: 0 - 10 < 0 ? true newCapacity = 10 if (newCapacity - minCapacity < 0 ) newCapacity = minCapacity; // 初始化场景: 10 - 2147483639 > 0 返回 false if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0 ) // 超大长度才可以执行这个方法, 必须大于 MAX_ARRAY_SIZE 一般不会 newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 复制原数组中的元素, 并扩容 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } |
上看说的是初始化场景，下面看一下其他场景，也是相当简单
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private void ensureCapacityInternal( int minCapacity) { /* calculateCapacity() 方法, 正常扩容返回 size + 1, 比如 10 + 1, 因为默认长度为 10 当再次新增数据时就会出发扩容 ensureExplicitCapacity() 方法, 调用扩容 */ ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); } private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } /* elementData 不等于空数组 返回当前的 size + 1, 即 10 + 1 返回 11 */ return minCapacity; } private void ensureExplicitCapacity( int minCapacity) { // 增量, 记录修改/更新次数 modCount++;
// 其他: 11 - 10 > 0 true, 触发扩容, 如果当前下表是 5 的话 5 + 1 =6, 6 < 10 是, 此时不会出发扩容 if (minCapacity - elementData.length > 0 ) // 扩容操作 grow(minCapacity); } private void grow( int minCapacity) { // 老的长度 10 int oldCapacity = elementData.length; // 新的长度此时 10 + (10 >> 1), newCapacity = 15 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1 ); // 15 - 11 < 0 ? false if (newCapacity - minCapacity < 0 ) newCapacity = minCapacity; // 15 - 2147483639 > 0 返回 false if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0 ) // 超大长度才可以执行这个方法, 必须大于 MAX_ARRAY_SIZE 一般不会 newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 复制原数组中的元素, 并扩容 newCapacity = 15 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } |
结论
1、 触发扩容的关键是
当前 size + 1 是否大于当前容量，如果大于容量则证明，集合不够用了，需要扩容。如果小与当前容量则证明集合还有容量不需要扩容！
2、 每次扩容的大小是
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oldCapacity + (oldCapacity >> 1 ) 即: 10 + ( 10 >> 1 ) |
即：当前容量的 1.5 倍！
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持。
原文链接：https://blog.csdn.net/zx2015216856/article/details/82597104
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