ArrayList扩容机制

简介: 本文深入分析了Java中ArrayList的add()及扩容机制。添加元素时,先调用ensureCapacityInternal()确保容量,首次添加时默认扩容至10;当元素数量超过当前数组长度时,触发grow()方法,容量扩为原来的1.5倍(通过位运算高效实现)。同时辨析了length、length()和size()的用法区别,帮助理解集合与数组的容量管理。
  • 先来看Add方法
/**
*将指定的元素追加到此列表的末尾
*/
public boolean add(E e) {
  //添加元素之前,先调用ensureCapacityInternal方法
  ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!(增量modCount)
  //这里看到ArrayList添加元素的实质就相当于为数组赋值
  elementData[size++] = e;
  return true;
}
  • 再来看看ensureCapacityInternal()方法,可以看到add()方法首先调用了ensureCapacityInternal(size+1)
//得到最小扩容量
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        //获取默认的容量和传入参数的较大值(第一次的较大值是DEFAULT_CAPACITY=10,minCapacity=1)
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

当要add进第一个元素时,minCapacity为1,在Math.max()方法比较后,minCapacity为10

  • ensureExplicitCapacity()方法
//判断是否需要扩容
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        //调用grow()方法进行扩容,调用此方法代表已经开始扩容了
        grow(minCapacity);
}

我们来仔细分析一下

  1. 当我们要add进第一个元素到ArrayList时,elementData.length为0(因为还是一个空的list,里面还没有数据,所以没有进行扩容,默认扩容10),因为执行了ensureCapacityInternal()方法,所以minCapacity此时为10。此时,minCapacity - elemetData.length > 0(minCapacity=10,elemetData.length=0)成立,所以会进入==grow(minCapacity)==方法。
  2. 当add第2个元素时,minCapacity为2,此时elementData.length(容量)在添加第一个元素后扩容成10了。此时,minCapacity - elementData.length > 0不成立,所以不会进入(执行)==grow(minCapacity)==方法。
  3. 添加第3、4…到第10个元素时,依然不会执行==grow()==方法,数组容量都为10。
    知道添加第11个元素,minCapacity(为11)比elementData.length(为10)要大。进行grow方法进行扩容
  4. grow方法
private void grow(int minCapacity) {
    // oldCapacity为旧容量,newCapacity为新容量
    int oldCapacity = elementData.length;//(0,10,15)
    //将oldCapacity右移一位,其效果相当于oldCapacity/2;
    // 我们知道位运算的速度远远快于整除运算,整句运算式的结果就是将新容量更新为旧容量的1.5倍
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    // 然后检查新容量是否大于最小需要容量,若还是小于最小需要容量,那么久把最小需要容量当作数组的新容量
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    //判断新容量是否大于集合的最大容量(一般大不了)
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // 给elementData从新赋值(10,15)
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1),所以 ArrayList 每次扩容之后容量都会变为原来的 1.5 倍!

“>>”(移位运算符):>>1 右移一位相当于除2,右移n位相当于除以 2 的 n 次方。这里 oldCapacity 明显右移了1位所以相当于oldCapacity /2。对于大数据的2进制运算,位移运算符比那些普通运算符的运算要快很多,因为程序仅仅移动一下而已,不去计算,这样提高了效率,节省了资源

通过例子探究一下grow()方法

  • 当add第一个元素时,oldCapacity为0,经比较后第一个if判断成立,newCapacity = minCapacity(为10)。但是第二个if判断不会成立,即newCapacity不比MAX_ARRAY_SIZE大,则不会进入hugeCapacity方法。数组容量为10,add方法中return true,size增为1。
  • 当add第11个元素进入grow方法时,newCapacity为15,比minCapacity(为11)大,第一个if判断不成立。新容量没有大于数组最大size,不会进入hugeCapacity方法。数组容量扩为15,add方法中rerurn,true,size增为11。
  • 以此类推…
    这里补充一点比较重要,但是容易被忽视掉的知识点:
  • java中的length属性是针对数组说的,比如说你声明了一个数组,想知道这个数组的长度则用到了length这个属性。
  • java中的length() 方法是针对字符串说的,如果想看这个字符串的长度则用到 length() 这个方法。
  • java中的size() 方法是针对泛型集合说的,如果想看这个泛型有多少元素,就调用此方法类查看!
相关文章
|
3月前
|
NoSQL 算法 Java
项目《天机学堂》
天机学堂是一个非学历职业技能在线培训平台,核心业务为售卖课程并提供学习辅助与交互功能。技术栈涵盖SpringBoot、Redis、RabbitMQ等。本人负责需求分析、数据库设计及通用工具封装,如基于Redisson实现分布式锁组件,支持注解式加锁、锁类型切换与限流;并参与开发高性能视频进度记录系统,通过缓存+异步持久化方案实现秒级精度回放,有效降低数据库压力。
|
3月前
|
JSON 前端开发 Java
第六章 SpringMVC框架
Spring MVC核心组件包括DispatcherServlet、HandlerMapping、HandlerAdapter、Handler及ViewResolver,协同完成请求分发、处理与视图渲染。其请求流程为:用户请求→DispatcherServlet→HandlerMapping映射→HandlerAdapter执行→Handler处理→ViewResolver解析视图→响应返回。开发中常用注解如@RequestMapping、@RequestBody、@ResponseBody等实现请求映射与数据绑定。
 第六章 SpringMVC框架
|
3月前
|
机器学习/深度学习 存储 算法
第二章 基础算法
本文系统介绍了加密算法、排序算法及字符串处理等核心技术。涵盖对称与非对称加密、哈希摘要、常见排序算法原理与优化,以及字符串匹配和回溯算法应用,内容详实,适合技术学习与面试准备。
第二章 基础算法
|
3月前
|
Java 测试技术 Linux
生产环境发布管理
本文介绍大型团队中多环境自动化发布流程,涵盖DEV、TEST、PRE、PROD各环境职责,结合CI/CD平台实现Jenkins+K8S自动化部署,支持分支管理、一键发布与日志链路追踪,提升发布效率与系统稳定性。
|
3月前
|
开发者
业务架构图
本文介绍了业务架构图的核心概念与绘制方法,涵盖业务定义、架构域分类,强调业务架构是技术、应用与数据架构的基础。通过分层、分模块、分功能三步法,梳理业务逻辑,明确模块边界与信息流,帮助客户与开发者清晰理解系统结构,提升协作效率。
 业务架构图
|
3月前
|
Java 开发工具 数据安全/隐私保护
项目《中州养老》
《中州养老》是一个面向养老院的后台管理系统,涵盖预约、入住、健康监测等核心功能。系统分为员工管理端与家属小程序端,采用Vue3、SpringBoot等技术栈,集成阿里云IOT实现智能设备数据采集与异常报警,并通过RBAC权限模型保障系统安全。
项目《中州养老》
|
3月前
|
SQL 运维 分布式计算
如何做好SQL质量监控
SLS推出用户级SQL质量监控功能,集成于CloudLens for SLS,提供健康分、服务指标、运行明细、SQL Pattern分析及优化建议五大维度,助力用户全面掌握SQL使用情况,提升日志分析效率与治理能力。
 如何做好SQL质量监控
|
3月前
|
存储 Java Nacos
第九章 SpringCloud框架
本文介绍了Nacos与Eureka的服务注册发现机制、OpenFeign的调用流程、Sentinel与Hystrix的限流熔断对比、滑动窗口算法原理,以及Spring Cloud Gateway的路由断言、过滤器功能,涵盖微服务架构中核心组件的工作原理与实践应用。
 第九章 SpringCloud框架
|
3月前
|
运维 Devops 开发工具
生产环境缺陷管理
git-poison基于go-git实现分布式bug追溯,解决多分支开发中漏修复、漏发布等问题。通过“投毒-解毒-银针”机制,自动化卡点发布流程,降低协同成本,避免人为失误,提升发布安全性与效率,已在大型团队落地应用。
|
3月前
|
缓存 安全 Java
第五章 Spring框架
Spring的IOC(控制反转)将对象创建交给容器管理,实现解耦;DI(依赖注入)则自动为Bean注入所需依赖。默认单例Bean非线程安全,需开发者保障。Bean作用域包括singleton、prototype等,可通过@Scope设置。循环依赖通过三级缓存解决,但构造函数循环依赖需@Lazy注解规避。AOP基于动态代理实现日志、事务等功能,事务传播行为如REQUIRED、REQUIRES_NEW可灵活控制。常用注解涵盖Bean声明、注入、作用域、配置及AOP等方面。

热门文章

最新文章