Java中ArrayList容量及扩容方式的示例分析

小编给大家分享一下Java中ArrayList容量及扩容方式的示例分析，相信大部分人都还不怎么了解，因此分享这篇文章给大家参考一下，希望大家阅读完这篇文章后大有收获，下面让我们一起去了解一下吧！

查看JDK1.8 ArrayList的源代码

1、默认初始容量为10

   /**     * Default initial capacity.     */    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

2、最大容量为 Integer.MAX_VALUE - 8

/**     * 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

   /**     * 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

// 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 sizeprivate 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

/*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 ArrayListArrayList 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

/*将一个参数为 Collection 的集合转换为 ArrayList*/public ArrayList(Collection 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

/*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。

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

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

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

oldCapacity + (oldCapacity >> 1) 即: 10 + (10 >> 1)

即：当前容量的 1.5 倍！

以上是"Java中ArrayList容量及扩容方式的示例分析"这篇文章的所有内容，感谢各位的阅读！相信大家都有了一定的了解，希望分享的内容对大家有所帮助，如果还想学习更多知识，欢迎关注行业资讯频道！