Java集合扩容策略详解

Java集合框架中的集合类（如ArrayList、LinkedList、HashSet等）会根据需要自动调整其大小，这种调整过程称为扩容。当集合中的元素数量超过当前容量时，集合会进行扩容操作。不同的集合类有不同的扩容策略，但它们的基本原理是相似的。下面详细介绍Java集合的扩容策略。

1. ArrayList扩容策略：

   • ArrayList是基于数组实现的动态数组，其默认初始容量为16。
   • 当向ArrayList中添加元素时，如果其当前容量不足以容纳新元素，ArrayList会进行扩容操作。
   • ArrayList的扩容策略是将其容量增加到原来的1.5倍加2。即，新的容量 newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1) + 2。这里的 >> 是右移操作符，相当于除以2。
   • 扩容后，ArrayList会创建一个新的数组，并将原数组中的元素复制到新数组中。

2. LinkedList扩容策略：

   • LinkedList是基于双向链表实现的，其内部使用一个双向链表来存储元素，因此不存在扩容问题。
   • 当需要添加元素时，LinkedList会在链表的末尾添加新节点。如果链表长度超过特定阈值（默认为8），LinkedList会创建一个新的链表，并将原链表中的所有节点复制到新链表中。这个阈值是LinkedList内部的一个优化策略，用于减少链表节点的复制操作。

3. HashSet扩容策略：

   • HashSet是基于哈希表实现的，其默认初始容量为16。
   • 当向HashSet中添加元素时，如果其当前容量不足以容纳新元素（即哈希冲突导致新元素需要被存储在一个已有的桶中），HashSet会进行扩容操作。
   • HashSet的扩容策略与ArrayList类似，也是将其容量增加到原来的1.5倍加2。即，新的容量 newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1) + 2。
   • 扩容后，HashSet会创建一个新的哈希表，并将原哈希表中的所有元素重新哈希到新哈希表中。

需要注意的是，虽然上述集合类在扩容时会增加其容量，但在实际应用中，我们很少需要直接关心集合的容量大小。集合类提供了方便的方法（如 ArrayList.ensureExplicitCapacity(int minCapacity)、HashSet.ensureCapacity(int minCapacity)）来设置集合的最小容量，从而在一定程度上控制扩容行为。然而，在大多数情况下，让集合自动管理其容量是最佳实践。