Java基礎之ArrayList的擴容機制

我們知道Java中的ArrayList對象底層是基于數組實(shí)現的，而數組是有長(cháng)度限制的，那基于數組實(shí)現的ArrayList是否有長(cháng)度限制呢？我們通過(guò)ArrayList的構造方法來(lái)剖析

ArrayList提供了3種構造方法以便我們來(lái)獲?。?/p>

• ArrayList(int initialCapacity) 第一種需要賦值長(cháng)度進(jìn)行new
• ArrayList() 第二種無(wú)參構造，不需要賦值數組初始長(cháng)度
• ArrayList(Collection<? extends E> c) 第三種入參一個(gè)繼承了Collection對象轉化為ArrayList

//需要賦值ArrayList一個(gè)int類(lèi)型長(cháng)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);
        }
    }
    //無(wú)參構造
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
	//入參繼承了Collection對象轉化為ArrayList
    public ArrayList(Collection<? extends E> 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;
        }
    }

接下來(lái)我們從ArrayList的賦值初始長(cháng)度的構造方法和無(wú)參構造方法進(jìn)行跟蹤，來(lái)得到我們的答案；

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的情況下，就去new一個(gè)Object類(lèi)型、長(cháng)度為initialCapacity的數組
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
        //initialCapacity等于0的情況下，則生成已經(jīng)創(chuàng  )造好的Object[]；
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
        //initialCapacity小于0的情況下，直接拋異常
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

通過(guò)上述源碼分析，在賦值初始長(cháng)度的構造方法中，如果initialCapacity符合大于0的情況下的話(huà)，在new ArrayList的時(shí)候是會(huì )創(chuàng )造一個(gè)長(cháng)度為initialCapacity的對象數組，而小于0的情況下則返回已經(jīng)創(chuàng )造好的Object[] EMPTY_ELEMENTDATA；

2.ArrayList(）

 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    
    public ArrayList() {
    	//當你沒(méi)有賦值初始長(cháng)度時(shí)，同樣是去賦值已經(jīng)創(chuàng  )造好的空數組，沒(méi)有長(cháng)度值
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

當ArrayList生成后，我們接著(zhù)來(lái)看他的add()添加方法,找到ArrayList實(shí)現的add方法：

 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    
    public boolean add(E e) {
    	//1、add的第一步先去調用ensureCapacityInternal方法傳入size+1
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    
    //3、傳入一開(kāi)始我們new的數組和add后的數組長(cháng)度
    private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
    	//如果elementData等于空數組，則對比DEFAULT_CAPACITY和minCapacity大小，返回大的值，DEFAULT_CAPACITY默認為10
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        //否則返回minCapacity
        return minCapacity;
    }

	//2、在ensureCapacityInternal方法內部又去調用calculateCapacity(elementData, minCapacity)方法，傳入add數據后的list的size長(cháng)度
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }
	//4、拿到minCapacity的值后，對modCount++，比對添加后的list的長(cháng)度和現在的list的長(cháng)度來(lái)判斷是否需要進(jìn)行擴容；
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // 如果添加list的長(cháng)度大于list現在的長(cháng)度，則說(shuō)明list的長(cháng)度已經(jīng)不夠了，需要走grow(minCapacity)方法進(jìn)行擴容
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }    

經(jīng)過(guò)上面的分析，我們發(fā)現在add時(shí)，ArrayList會(huì )先去判斷你是不是一個(gè)空數組，如果是的話(huà)則會(huì )給你賦值數組的,長(cháng)度值，默認為10，到這一步我們就知道了，不管是哪種構造方法都會(huì )在add時(shí)，都會(huì )進(jìn)行判斷給空數組進(jìn)行賦值長(cháng)度，也就是說(shuō)對于A(yíng)rrayList來(lái)講，他是需要數組的長(cháng)度的，同時(shí)他還會(huì )對比數組原來(lái)長(cháng)度和add后的長(cháng)度來(lái)判斷是否需要進(jìn)行擴容。

接下來(lái)我們看grow(minCapacity)擴容方法：

private void grow(int minCapacity) {
        // 拿到數組原來(lái)的長(cháng)度
        int oldCapacity = elementData.length;
        //進(jìn)行1.5倍計算
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //如果1.5倍的值小于add后的長(cháng)度值，則把add后的長(cháng)度值設置成新數組的長(cháng)度
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        //如果1.5倍的值大于array的最大長(cháng)度則調用hugeCapacity(minCapacity)方法
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // 調用Arrays.copyOf方法傳入舊數組對象和新數組的長(cháng)度，進(jìn)行擴容
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
    
    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
            //如果add后的長(cháng)度大于array的最大長(cháng)度那就返回Integer的最大長(cháng)度，否則返回array的最大長(cháng)度，丟棄1.5倍的值，選擇array的最大長(cháng)度來(lái)進(jìn)行擴容
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

到此，我們對于源碼的分析就結束了。

結論：

1.new的時(shí)候可以給ArrayList設置數組的長(cháng)度值，也可以不設置，不設置的情況下，在第一次add時(shí)會(huì )默認賦值長(cháng)度為10

2.每一次add時(shí)都會(huì )去對比add后的長(cháng)度值和數組原有長(cháng)度值，判斷是否需要走grow(int minCapacity)擴容方法

3.默認ArrayList是以1.5的長(cháng)度進(jìn)行擴容，會(huì )先去創(chuàng )造一個(gè)新的長(cháng)度的數組，再將原來(lái)數組賦值過(guò)去，完成擴容操作

4.還會(huì )去對比1.5的長(cháng)度和array的最大長(cháng)度進(jìn)行選擇用array的最大長(cháng)度還是選擇Integer的最大長(cháng)度

5.工作時(shí)，如果我們能知道ArrayList將要存儲多少數據時(shí)，最好是new的時(shí)候賦值一個(gè)初始值，因為去數組擴容肯定是要浪費時(shí)間和cpu資源的

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