Java基础之ArrayList的扩容机制

这篇文章主要介绍了Java基础之ArrayList的扩容机制,文中有非常详细的代码示例,对正在学习java基础的小伙伴们有很好的帮助,需要的朋友可以参考下

我们知道Java中的ArrayList对象底层是基于数组实现的，而数组是有长度限制的，那基于数组实现的ArrayList是否有长度限制呢？我们通过ArrayList的构造方法来剖析

ArrayList提供了3种构造方法以便我们来获取：

ArrayList(int initialCapacity) 第一种需要赋值长度进行new
ArrayList() 第二种无参构造，不需要赋值数组初始长度
ArrayList(Collection c) 第三种入参一个继承了Collection对象转化为ArrayList

 //需要赋值ArrayList一个int类型长度值 public ArrayList(int initialCapacity) { if (initialCapacity > 0) { this.elementData = new Object[initialCapacity]; } else if (initialCapacity == 0) { this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } else { throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); } } //无参构造 public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; } //入参继承了Collection对象转化为ArrayList public ArrayList(Collection c) { elementData = c.toArray(); if ((size = elementData.length) != 0) { // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else { // replace with empty array. this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } }

接下来我们从ArrayList的赋值初始长度的构造方法和无参构造方法进行跟踪，来得到我们的答案；

1.ArrayList(int initialCapacity)

 /** * Shared empty array instance used for empty instances. */ private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; public ArrayList(int initialCapacity) { //initialCapacity大于0的情况下，就去new一个Object类型、长度为initialCapacity的数组 if (initialCapacity > 0) { this.elementData = new Object[initialCapacity]; } else if (initialCapacity == 0) { //initialCapacity等于0的情况下，则生成已经创造好的Object[]； this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } else { //initialCapacity小于0的情况下，直接抛异常 throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); } }

通过上述源码分析，在赋值初始长度的构造方法中，如果initialCapacity符合大于0的情况下的话，在new ArrayList的时候是会创造一个长度为initialCapacity的对象数组，而小于0的情况下则返回已经创造好的Object[] EMPTY_ELEMENTDATA；

2.ArrayList(）

 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; public ArrayList() { //当你没有赋值初始长度时，同样是去赋值已经创造好的空数组，没有长度值 this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; }

当ArrayList生成后，我们接着来看他的add()添加方法,找到ArrayList实现的add方法：

在这里插入图片描述

 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; public boolean add(E e) { //1、add的第一步先去调用ensureCapacityInternal方法传入size+1 ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; } //3、传入一开始我们new的数组和add后的数组长度 private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { //如果elementData等于空数组，则对比DEFAULT_CAPACITY和minCapacity大小，返回大的值，DEFAULT_CAPACITY默认为10 if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } //否则返回minCapacity return minCapacity; } //2、在ensureCapacityInternal方法内部又去调用calculateCapacity(elementData, minCapacity)方法，传入add数据后的list的size长度 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); } //4、拿到minCapacity的值后，对modCount++，比对添加后的list的长度和现在的list的长度来判断是否需要进行扩容； private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // 如果添加list的长度大于list现在的长度，则说明list的长度已经不够了，需要走grow(minCapacity)方法进行扩容 if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); }

经过上面的分析，我们发现在add时，ArrayList会先去判断你是不是一个空数组，如果是的话则会给你赋值数组的,长度值，默认为10，到这一步我们就知道了，不管是哪种构造方法都会在add时，都会进行判断给空数组进行赋值长度，也就是说对于ArrayList来讲，他是需要数组的长度的，同时他还会对比数组原来长度和add后的长度来判断是否需要进行扩容。

接下来我们看grow(minCapacity)扩容方法：

 private void grow(int minCapacity) { // 拿到数组原来的长度 int oldCapacity = elementData.length; //进行1.5倍计算 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); //如果1.5倍的值小于add后的长度值，则把add后的长度值设置成新数组的长度 if (newCapacity - minCapacity <0) newCapacity = minCapacity; //如果1.5倍的值大于array的最大长度则调用hugeCapacity(minCapacity)方法 if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 调用Arrays.copyOf方法传入旧数组对象和新数组的长度，进行扩容 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity <0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); //如果add后的长度大于array的最大长度那就返回Integer的最大长度，否则返回array的最大长度，丢弃1.5倍的值，选择array的最大长度来进行扩容 return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; }

到此，我们对于源码的分析就结束了。

结论：

1.new的时候可以给ArrayList设置数组的长度值，也可以不设置，不设置的情况下，在第一次add时会默认赋值长度为10

2.每一次add时都会去对比add后的长度值和数组原有长度值，判断是否需要走grow(int minCapacity)扩容方法

3.默认ArrayList是以1.5的长度进行扩容，会先去创造一个新的长度的数组，再将原来数组赋值过去，完成扩容操作

4.还会去对比1.5的长度和array的最大长度进行选择用array的最大长度还是选择Integer的最大长度

5.工作时，如果我们能知道ArrayList将要

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