深入解析ArrayList是如何实现自动扩容的？【源码深度解析】

news2024/11/20 0:34:48

一、分析ArrayList扩容源码

通过在（JDK 6 及更低版本中）API我们知道，调用无参构造创建的ArrayList集合，初始容量为10
接下来我们深入源码，探究当时作者是怎么构思的

借助Debug工具，一步一步进入

在这里插入图片描述

上图看到 size = 0，接着走
进入void ensureCapacityInternal(int minCapacity)
作用：检查当前ArrayList的容量是否足够，如果不够则调用 ensureExplicitCapacity(minCapacity) 方法来确保容量足够。

在这里插入图片描述

进入ensureExplicitCapacity(minCapacity)
作用：是确保一个集合对象的容量能够满足最小需求。当集合对象的当前容量小于所需最小容量时，会通过调用grow方法来增加容量
进入grow方法
作用：用于在数组容量不足时进行扩容。

通过grow方法我们知道了，ArrayList是扩容是将旧容量（oldCapacity）通过算法 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1) 将容量扩大到原来的1.5倍，最后，使用Arrays.copyOf方法创建一个新的数组，容量为新的容量，并将当前元素数据复制到新数组中。

二、总结

2.1 扩容步骤

初始化：在jdk版本（<=jdk6中）无参构造方法创建一个 ArrayList 对象时，会分配一个初始容量的数组，通常是 10 个元素。在jdk版本(>jdk6)中，容量为0，通过add方法加入后容量会自动扩容为10。
添加元素：当添加元素到 ArrayList 时，会检查当前数组的容量是否足够。如果容量足够，直接将元素添加到数组中。
扩容检查：如果当前数组的容量不够，ArrayList 会检查是否需要扩容。
扩容：如果需要扩容，ArrayList 会创建一个新的数组，大小是当前数组大小的 1.5 倍。然后，将当前数组的所有元素复制到新的数组中。
更新容量：更新 ArrayList 的容量为新的数组大小。

2.2 扩容算法描述

ArrayList 扩容的算法源码展示：

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

其中，oldCapacity 是当前数组（旧）的大小，newCapacity 是新的数组大小。

例如，如果当前 ArrayList 的容量是 10 个元素，并且添加了 11 个元素，那么 ArrayList 会扩容到 15 个元素（10 + 10/2 = 15）。

需要注意的是，ArrayList 的扩容操作是非常昂贵的，因为它需要复制整个数组。因此，在添加大量元素到 ArrayList 时，应该尽量避免扩容操作，可以通过指定初始容量或使用其他数据结构来避免扩容。

以下是 ArrayList 扩容的源代码：

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);
    }