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小编给大家分享一下Java中ArrayList容量及扩容方式的示例分析,相信大部分人都还不怎么了解,因此分享这篇文章给大家参考一下,希望大家阅读完这篇文章后大有收获,下面让我们一起去了解一下吧!
/** * Default initial capacity. */ private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/** * The maximum size of array to allocate. * Some VMs reserve some header words in an array. * Attempts to allocate larger arrays may result in * OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit */ private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
原因:之前参考别人的,有待求证:
数组对象有一个额外的元数据,用于表示数组的大小;
数组长度size为int类型,共32位,有一位符号位,所以最大长度为Integer.MAX_VALUE=2^31= 2,147,483,648;
8bytes用来存储size;
(1)首先传递进来一个希望的最小容量minCapacity;
(2)新容量newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1),即新容量等于原容量的1.5倍;
(3)如果minCapacity > newCapacity ,newCapacity = minCapacity ;
(4)如果 newCapacity > 最大容量 MAX_ARRAY_SIZE ,newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
(5)以新容量拷贝原数据
/** * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the * number of elements specified by the minimum capacity argument. * * @param minCapacity the desired minimum capacity */ 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); } private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; }
平常都是直接使用 ArrayList(),今天特地看一下 ArrayList() 的扩容原理。
先看下属性
// ArrayList 默认容量大小 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 一个共享的空数组, 在空实例时使用 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // 一个共享的空数组, 在使用默认 size 的空实例时使用 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; /* 存储 ArrayList 元素的数组缓冲区 重点1: ArrayList 的容量是数组缓冲区的长度 重点2: 从这个元素也可以看的出来 ArrayList() 的底层就是一个 Object[] add 第一个元素时, 任何带有 elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 的空 ArrayList 都将被扩展为 DEFAULT_CAPACITY */ transient Object[] elementData; // ArrayList 的大小, 我们平常使用的 list.size() 底层就是记录的这个 size private int size; // ArrayList 最大 private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
再看构造器,带参构造器
/* 带参构造器, 参数为容量大小, 例如: 初始化一个容器为 20 类型为 Integer 的 ArrayList ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(20); */ public ArrayList(int initialCapacity) { /* 初始化容量 > 0, elementData 初始化为初始化容量大小的数组 初始化容量 = 0, elementData = EMPTY_ELEMENTDATA (空数组) 初始化容量 < 0, 直接抛出异常 */ if (initialCapacity > 0) { this.elementData = new Object[initialCapacity]; } else if (initialCapacity == 0) { this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } else { throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); } }
参数为 Collection 的构造器
/* 将一个参数为 Collection 的集合转换为 ArrayList */ public ArrayList(Collection<? extends E> c) { // Collection 转换为数组 Object[] 类型 elementData = c.toArray(); // 判断当前对象大小是否和 Collection 长度相等并且不等于 0, false 的话 elementData 等于空数组了 if ((size = elementData.length) != 0) { // c.toArray() 可能不会正确地返回一个 Object[] 数组,所以使用 Arrays.copyOf() if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else { this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } }
不带参构造器
/* 不带参构造器就像我们平时使用一样, 直接 new 一个 ArrayList 不需要传递任何参数 构造方法中直接将 elementData 初始化为 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA (空数组) */ public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; }
看到这里就发现,带参的构造器我们可以直接传递参数,而默认的构造器怎么怎么样初始化容量大小的呢?
add() 方法可以直接得到答案。
public boolean add(E e) { // 这一行是关键, 看下面 ensureCapacityInternal(size + 1); // 将元素追加到集合的末尾 假如当前 size = 10 size++ 追加到第 11 位 elementData[size++] = e; return true; }
ensureCapacityInternal() 方法调用
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { /* calculateCapacity() 方法, 刚初始化时会返回 10, 其他情况返回当前 size + 1 ensureExplicitCapacity() 方法, 调用扩容 */ ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); } private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { /* 使用无参构造器创建创建 ArrayList 的集合, 此时一定是相等的 */ if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { /* 两数相比返回最大值, 此时 Math.max(10, 1); 默认容量, 由此而来 */ return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } // 不相等的话只有返回当前的 size + 1 return minCapacity; } private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { // 增量, 记录修改/更新次数 modCount++; // 初始化: 10 - 0 > 0 // 其他: size + 1 > 0 if (minCapacity - elementData.length > 0) // 扩容操作 grow(minCapacity); } private void grow(int minCapacity) { // 老的长度, 初始化时为 0, int oldCapacity = elementData.length; // 新的长度此时 0 + (0 >> 1), newCapacity = 0 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 初始化场景: 0 - 10 < 0 ? true newCapacity = 10 if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; // 初始化场景: 10 - 2147483639 > 0 返回 false if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 超大长度才可以执行这个方法, 必须大于 MAX_ARRAY_SIZE 一般不会 newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 复制原数组中的元素, 并扩容 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { /* calculateCapacity() 方法, 正常扩容返回 size + 1, 比如 10 + 1, 因为默认长度为 10 当再次新增数据时就会出发扩容 ensureExplicitCapacity() 方法, 调用扩容 */ ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); } private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } /* elementData 不等于空数组 返回当前的 size + 1, 即 10 + 1 返回 11 */ return minCapacity; } private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { // 增量, 记录修改/更新次数 modCount++; // 其他: 11 - 10 > 0 true, 触发扩容, 如果当前下表是 5 的话 5 + 1 =6, 6 < 10 是, 此时不会出发扩容 if (minCapacity - elementData.length > 0) // 扩容操作 grow(minCapacity); } private void grow(int minCapacity) { // 老的长度 10 int oldCapacity = elementData.length; // 新的长度此时 10 + (10 >> 1), newCapacity = 15 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 15 - 11 < 0 ? false if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; // 15 - 2147483639 > 0 返回 false if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 超大长度才可以执行这个方法, 必须大于 MAX_ARRAY_SIZE 一般不会 newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 复制原数组中的元素, 并扩容 newCapacity = 15 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }
1、 触发扩容的关键是
当前 size + 1 是否大于当前容量,如果大于容量则证明,集合不够用了,需要扩容。如果小与当前容量则证明集合还有容量不需要扩容!
2、 每次扩容的大小是
oldCapacity + (oldCapacity >> 1) 即: 10 + (10 >> 1)
即:当前容量的 1.5 倍!
以上是“Java中ArrayList容量及扩容方式的示例分析”这篇文章的所有内容,感谢各位的阅读!相信大家都有了一定的了解,希望分享的内容对大家有所帮助,如果还想学习更多知识,欢迎关注亿速云行业资讯频道!
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