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。通过grow()方法实现动态扩容,每次扩容为原容量的1.5倍(oldCapacity + (oldCapacity >> 1)),提升性能。结合modCount、size、elementData等关键字段,详解扩容逻辑,并区分length、length()、size()的用法差异。
  • 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
|
4月前
|
前端开发 程序员 开发者
常见注解及使用说明
本文介绍SpringMVC中@RequestMapping注解的作用与原理,讲解如何通过注解将HTTP请求映射到控制器方法,实现前后端接口对接,并简述@GetMapping等派生注解的封装关系,帮助开发者快速掌握接口路径定义机制。
常见注解及使用说明
|
4月前
|
存储 缓存 Java
自定义注解
本文介绍如何在Spring框架中实现自定义注解,结合AOP与过滤器应用于日志记录、权限控制等场景,通过代码示例展示从注解定义到实际使用的完整流程,涵盖@Target、@Retention等核心元注解的使用方法。
自定义注解
|
4月前
|
前端开发 安全 Java
1.自定义认证前端页面
本文介绍Spring Security前后端整合配置:前端引入login.html页面,后端定义接口与安全配置类,通过formLogin实现表单认证,配置登录路径、参数及权限控制,并禁用CSRF。启动后访问指定接口,自动跳转登录页,认证成功后返回响应内容,完成安全访问验证。
|
负载均衡 算法 Java
So easy! 教你实现自定义负载均衡策略!
So easy! 教你实现自定义负载均衡策略!
1790 0
|
4月前
|
存储 Java 数据库
项目《四方保险》
本系列内容围绕《四方保险》系统展开,涵盖系统架构、数据库设计、保险产品组成与分类、微服务划分、文件上传与垃圾处理、性能优化、AOP应用、保费计算逻辑、支付流程、埋点设计及短信平台实现等核心话题,全面梳理保险系统开发中的关键技术与业务实践。
|
4月前
|
监控 Java API
Spring Boot中的切面AOP处理
AOP(面向切面编程)通过分离关注点,将核心业务与辅助逻辑解耦。Spring Boot 中通过@Aspect、@Pointcut等注解实现AOP,可便捷地进行日志记录、性能监控、异常处理等操作,提升代码模块化与可维护性。(238字)
|
4月前
|
存储 数据库
数据库设计三范式
本文介绍了数据库设计中的三范式(1NF、2NF、3NF),通过实例讲解各范式的要求与应用场景。第一范式要求字段原子性,不可再分;第二范式要求消除部分依赖,确保主键决定所有非主键字段;第三范式消除传递依赖。同时指出,范式是参考而非绝对准则,实际设计应结合业务需求灵活处理,以降低维护成本、提升效率。
143 0
|
12月前
|
存储 JSON API
如何将 Swagger 文档导出为 PDF 文件
你会发现自己可能需要将 Swagger 文档导出为 PDF 或文件,以便于共享和存档。在这篇博文中,我们将指导你完成将 Swagger 文档导出为 PDF 格式的过程。
|
4月前
|
安全 Java 开发工具
整合SpringSecurity
本文介绍了Spring Security与Spring Boot的整合步骤:引入依赖、启动验证及登录测试。通过日志变化和自动跳转至login页面验证集成成功,使用默认用户名user和控制台生成的动态密码登录后,可访问受保护资源。完整代码见GitHub仓库Day01分支。
|
Java API Spring
【异常】Feign 调用api模块直接进入fallback的问题解决办法
【异常】Feign 调用api模块直接进入fallback的问题解决办法
842 0

热门文章

最新文章