新手入門(mén)了解ArrayList擴(kuò)容機(jī)制
我們下面用最簡(jiǎn)單的代碼創(chuàng)建ArrayList并添加11個(gè)元素,并 一 一 講解底層源碼;在說(shuō)之前,給大家先普及一些小知識(shí):
》ArrayList底層是用數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)的
》數(shù)組一旦創(chuàng)建后,大小就是固定的,如果超出了數(shù)組大小后,就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)組
》接下來(lái)所謂數(shù)組的擴(kuò)容實(shí)質(zhì)上是重新創(chuàng)建一個(gè)大小更大的新數(shù)組
@Test public void testArrayList() { //創(chuàng)建一個(gè)泛型為String的ArrayList(這里泛型是什么不重要) ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(); //依次添加11個(gè)元素 list.add("1"); list.add("2"); list.add("3"); list.add("4"); list.add("5"); list.add("6"); list.add("7"); list.add("8"); list.add("9"); list.add("10"); list.add("11"); }
上面的代碼中,我們就只調(diào)用了add(),在看add()源碼前,我必須給你們先介紹一些在ArrayList的常量和變量,因?yàn)樵诮酉聛?lái)的源碼中會(huì)涉及到這些,怕你們到時(shí)一臉蒙
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; transient Object[] elementData; private int size; private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
》DEFAULT_CAPACITY:default_capcity,默認(rèn)的容量大小,也就是當(dāng)你第一次創(chuàng)建數(shù)組并往里面添加第一個(gè)元素時(shí),數(shù)組的默認(rèn)容量大小
》DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA:defaultcapacity_empty_elementdata是默認(rèn)的空數(shù)組,他的作用是當(dāng)elementData為{},即空數(shù)組時(shí),把它賦值給elementData,要是理解不了,請(qǐng)你往下繼續(xù)看!
》elementData:表示的就是當(dāng)前存儲(chǔ)元素的數(shù)組
》size:他表示當(dāng)前還沒(méi)有添加新元素前的數(shù)組中有效的元素個(gè)數(shù),比如說(shuō)數(shù)組長(zhǎng)度為10,只保存了5個(gè)元素,那有效長(zhǎng)度就是5
》MAX_ARRAY_SIZE:最大數(shù)組長(zhǎng)度,它用來(lái)標(biāo)識(shí)當(dāng)前數(shù)組可保存元素的最大長(zhǎng)度,值為Integer_MAX_VALUE -8,即2147483647 - 8 ,這里的 8 代表8字節(jié)用來(lái)保存數(shù)組本身的內(nèi)存大小。
現(xiàn)在我們進(jìn)入到add()里面看他們具體如何實(shí)現(xiàn)的,如下代碼:
public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; }
》ensureCapacityInternal(size + 1):這個(gè)方法意為“確保內(nèi)部變量”,什么意思呢?他是用來(lái)判斷當(dāng)前數(shù)組的容量是否足夠,不足就擴(kuò)容;等下我們會(huì)進(jìn)入這個(gè)方法來(lái)看他如何具體實(shí)現(xiàn)的,size表示當(dāng)前還未添加新元素前的數(shù)組有效元素個(gè)數(shù),而size+1表示傳入當(dāng)前數(shù)組的最小容量(有效長(zhǎng)度)
》elementData[size++] = e:這段語(yǔ)句意思是給數(shù)組做賦值操作,簡(jiǎn)單說(shuō)就是給數(shù)組添加元素;比如說(shuō)當(dāng)前數(shù)組已經(jīng)有3個(gè)元素了,那現(xiàn)在再添加一個(gè)元素a,則這一步為elementData[3]=a;
》return true:代表添加成功;
現(xiàn)在我們就進(jìn)入到ensureCapacityInternal(),如下代碼:
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); }
這里面涉及兩個(gè)方法ensureExplicitCapacity()和calculateCapacity():
》calculateCapacity():計(jì)算容量,它用來(lái)計(jì)算當(dāng)前的數(shù)組所需的最小容量minCapacity, 你可以理解為當(dāng)前數(shù)組的有效長(zhǎng)度;源碼如下:
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { //若傳入的是個(gè)空數(shù)組,則返回的是最小容量 是 默認(rèn)容量(10) 和 當(dāng)前最小容量(0)之間的最大值 if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } return minCapacity; }
PS:第一次添加元素時(shí)calculateCapacity返回的最小容量minCapacity是10,從第二次開(kāi)始minCapacity為2,第三次為3,依次類推..在這里第一次返回10大家不要糾結(jié)它的意義,重點(diǎn)在第二次及之后表示的意思
》ensureExplicitCapacity():判斷是否需要擴(kuò)容;查看它的源碼:
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // overflow-conscious code當(dāng)最小容量大于當(dāng)前的數(shù)組大小時(shí) if (minCapacity - elementData.length > 0) //計(jì)算擴(kuò)容后的數(shù)組大小 grow(minCapacity); }
我們第一次list.add(),最小容量minCapacity是10,elementData.length長(zhǎng)度為0,所以條件成立,進(jìn)入grow()(第二次minCapacity是2,elementData.length為10,條件不成立就不再擴(kuò)容了;當(dāng)?shù)?1次時(shí),11>10,又可以擴(kuò)容了)
private void grow(int minCapacity) { // 得到當(dāng)前數(shù)組的大小,即老數(shù)組大小 int oldCapacity = elementData.length; //將舊數(shù)組大小+舊數(shù)組/2,即舊數(shù)組的1.5倍是新數(shù)組的大?。ㄏ炔灰谝?gt;>1的意思,你只要知道oldCapacity >> 1表示oldCapacity/2就行) int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); //如果擴(kuò)容后的是數(shù)組大小還是小于最小所需容量,直接讓minCapacity賦值到新容量 if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; //若新容量大小大于數(shù)組長(zhǎng)度的最大預(yù)設(shè)值;由于擴(kuò)容后是原數(shù)組的1.5倍,則非常有可能會(huì)溢出這個(gè)預(yù)設(shè)值 if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // minCapacity is usually close to size, so this is a win: //上面都是為了確定最終的新容量的大小,這個(gè)方法是真正的擴(kuò)容實(shí)現(xiàn) elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }
相信大家這上面大部分都能夠理解,可能就一個(gè)地方不太清楚:當(dāng)newCapacity > MAX_ARRAY_SIZE(新容量大于預(yù)設(shè)值較特殊的情況,一般數(shù)組長(zhǎng)度不會(huì)擴(kuò)容到這么大)時(shí)調(diào)用hugeCapacity有啥用?我們看下hugeCapacity()的源碼:
private static int hugeCapacity(int minCapacity) { //若最小容量小于0的情況,拋出異常 if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); //若最小容量>最大預(yù)設(shè)值,返回Integer.Max_VALUE,否則是MAX_ARRAY_SIZE(Integer.Max_VALUE-8) return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; }
hugeCapacity()是用來(lái)限制新容量的大小的,是不能超出Integer.MAX_VALUE值的,最后說(shuō)一點(diǎn),數(shù)組的最大長(zhǎng)度并不是MAX_ARRAY_SIZE,而是Integer.MAX_VALUE。
》Arrays.copyOf(elementData, newCapacity),就不看源碼了,簡(jiǎn)單說(shuō)一下:它這個(gè)方法能返回一個(gè)擴(kuò)容后的數(shù)組,將舊數(shù)組elementData的數(shù)據(jù)復(fù)制到長(zhǎng)度為newCapacity的新數(shù)組中。
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