Java基礎之ArrayList的擴容機制

更新時間：2021年05月08日 09:39:51 作者：王哥愛編程

這篇文章主要介紹了Java基礎之ArrayList的擴容機制,文中有非常詳細的代碼示例,對正在學習java基礎的小伙伴們有很好的幫助,需要的朋友可以參考下

我們知道Java中的ArrayList對象底層是基于數組實現(xiàn)的，而數組是有長度限制的，那基于數組實現(xiàn)的ArrayList是否有長度限制呢？我們通過ArrayList的構造方法來剖析

ArrayList提供了3種構造方法以便我們來獲?。?/p>

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

//需要賦值ArrayList一個int類型長度值
    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;
        }
    }

接下來我們從ArrayList的賦值初始長度的構造方法和無參構造方法進行跟蹤，來得到我們的答案；

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Object類型、長度為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);
        }
    }

通過上述源碼分析，在賦值初始長度的構造方法中，如果initialCapacity符合大于0的情況下的話，在new ArrayList的時候是會創(chuàng)造一個長度為initialCapacity的對象數組，而小于0的情況下則返回已經創(chuàng)造好的Object[] EMPTY_ELEMENTDATA；

2.ArrayList(）

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

當ArrayList生成后，我們接著來看他的add()添加方法,找到ArrayList實現(xiàn)的add方法：

在這里插入圖片描述

 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、傳入一開始我們new的數組和add后的數組長度
    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的長度和現(xiàn)在的list的長度來判斷是否需要進行擴容；
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // 如果添加list的長度大于list現(xiàn)在的長度，則說明list的長度已經不夠了，需要走grow(minCapacity)方法進行擴容
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

經過上面的分析，我們發(fā)現(xiàn)在add時，ArrayList會先去判斷你是不是一個空數組，如果是的話則會給你賦值數組的,長度值，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在add時，都會進行判斷給空數組進行賦值長度，也就是說對于ArrayList來講，他是需要數組的長度的，同時他還會對比數組原來長度和add后的長度來判斷是否需要進行擴容。

接下來我們看grow(minCapacity)擴容方法：

private void grow(int minCapacity) {
        // 拿到數組原來的長度
        int oldCapacity = elementData.length;
        //進行1.5倍計算
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //如果1.5倍的值小于add后的長度值，則把add后的長度值設置成新數組的長度
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        //如果1.5倍的值大于array的最大長度則調用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度，進行擴容
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
    
    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
            //如果add后的長度大于array的最大長度那就返回Integer的最大長度，否則返回array的最大長度，丟棄1.5倍的值，選擇array的最大長度來進行擴容
        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的時候可以給ArrayList設置數組的長度值，也可以不設置，不設置的情況下，在第一次add時會默認賦值長度為10

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

3.默認ArrayList是以1.5的長度進行擴容，會先去創(chuàng)造一個新的長度的數組，再將原來數組賦值過去，完成擴容操作

4.還會去對比1.5的長度和array的最大長度進行選擇用array的最大長度還是選擇Integer的最大長度

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

到此這篇關于Java基礎之ArrayList的擴容機制的文章就介紹到這了,更多相關Java ArrayList的擴容機制內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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