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Java基礎(chǔ)之ArrayList的擴容機制

 更新時間:2021年05月08日 09:39:51   作者:王哥愛編程  
這篇文章主要介紹了Java基礎(chǔ)之ArrayList的擴容機制,文中有非常詳細的代碼示例,對正在學(xué)習(xí)java基礎(chǔ)的小伙伴們有很好的幫助,需要的朋友可以參考下

我們知道Java中的ArrayList對象底層是基于數(shù)組實現(xiàn)的,而數(shù)組是有長度限制的,那基于數(shù)組實現(xiàn)的ArrayList是否有長度限制呢?我們通過ArrayList的構(gòu)造方法來剖析

ArrayList提供了3種構(gòu)造方法以便我們來獲取:

  • ArrayList(int initialCapacity) 第一種需要賦值長度進行new
  • ArrayList() 第二種無參構(gòu)造,不需要賦值數(shù)組初始長度
  • ArrayList(Collection<? extends E> c) 第三種入?yún)⒁粋€繼承了Collection對象轉(zhuǎn)化為ArrayList
//需要賦值A(chǔ)rrayList一個int類型長度值
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }
    //無參構(gòu)造
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
	//入?yún)⒗^承了Collection對象轉(zhuǎn)化為ArrayList
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            // replace with empty array.
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

接下來我們從ArrayList的賦值初始長度的構(gòu)造方法和無參構(gòu)造方法進行跟蹤,來得到我們的答案;

1.ArrayList(int initialCapacity)

/**
* Shared empty array instance used for empty instances.
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    
public ArrayList(int initialCapacity) {
		//initialCapacity大于0的情況下,就去new一個Object類型、長度為initialCapacity的數(shù)組
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
        //initialCapacity等于0的情況下,則生成已經(jīng)創(chuàng)造好的Object[];
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
        //initialCapacity小于0的情況下,直接拋異常
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

通過上述源碼分析,在賦值初始長度的構(gòu)造方法中,如果initialCapacity符合大于0的情況下的話,在new ArrayList的時候是會創(chuàng)造一個長度為initialCapacity的對象數(shù)組,而小于0的情況下則返回已經(jīng)創(chuàng)造好的Object[] EMPTY_ELEMENTDATA;

2.ArrayList()

 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    
    public ArrayList() {
    	//當(dāng)你沒有賦值初始長度時,同樣是去賦值已經(jīng)創(chuàng)造好的空數(shù)組,沒有長度值
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

當(dāng)ArrayList生成后,我們接著來看他的add()添加方法,找到ArrayList實現(xiàn)的add方法:

在這里插入圖片描述

 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    
    public boolean add(E e) {
    	//1、add的第一步先去調(diào)用ensureCapacityInternal方法傳入size+1
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    
    //3、傳入一開始我們new的數(shù)組和add后的數(shù)組長度
    private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
    	//如果elementData等于空數(shù)組,則對比DEFAULT_CAPACITY和minCapacity大小,返回大的值,DEFAULT_CAPACITY默認為10
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        //否則返回minCapacity
        return minCapacity;
    }

	//2、在ensureCapacityInternal方法內(nèi)部又去調(diào)用calculateCapacity(elementData, minCapacity)方法,傳入add數(shù)據(jù)后的list的size長度
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }
	//4、拿到minCapacity的值后,對modCount++,比對添加后的list的長度和現(xiàn)在的list的長度來判斷是否需要進行擴容;
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // 如果添加list的長度大于list現(xiàn)在的長度,則說明list的長度已經(jīng)不夠了,需要走grow(minCapacity)方法進行擴容
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }    

經(jīng)過上面的分析,我們發(fā)現(xiàn)在add時,ArrayList會先去判斷你是不是一個空數(shù)組,如果是的話則會給你賦值數(shù)組的,長度值,默認為10,到這一步我們就知道了,不管是哪種構(gòu)造方法都會在add時,都會進行判斷給空數(shù)組進行賦值長度,也就是說對于ArrayList來講,他是需要數(shù)組的長度的,同時他還會對比數(shù)組原來長度和add后的長度來判斷是否需要進行擴容。

接下來我們看grow(minCapacity)擴容方法:

private void grow(int minCapacity) {
        // 拿到數(shù)組原來的長度
        int oldCapacity = elementData.length;
        //進行1.5倍計算
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //如果1.5倍的值小于add后的長度值,則把add后的長度值設(shè)置成新數(shù)組的長度
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        //如果1.5倍的值大于array的最大長度則調(diào)用hugeCapacity(minCapacity)方法
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // 調(diào)用Arrays.copyOf方法傳入舊數(shù)組對象和新數(shù)組的長度,進行擴容
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
    
    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
            //如果add后的長度大于array的最大長度那就返回Integer的最大長度,否則返回array的最大長度,丟棄1.5倍的值,選擇array的最大長度來進行擴容
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

到此,我們對于源碼的分析就結(jié)束了。

結(jié)論:

1.new的時候可以給ArrayList設(shè)置數(shù)組的長度值,也可以不設(shè)置,不設(shè)置的情況下,在第一次add時會默認賦值長度為10

2.每一次add時都會去對比add后的長度值和數(shù)組原有長度值,判斷是否需要走grow(int minCapacity)擴容方法

3.默認ArrayList是以1.5的長度進行擴容,會先去創(chuàng)造一個新的長度的數(shù)組,再將原來數(shù)組賦值過去,完成擴容操作

4.還會去對比1.5的長度和array的最大長度進行選擇用array的最大長度還是選擇Integer的最大長度

5.工作時,如果我們能知道ArrayList將要存儲多少數(shù)據(jù)時,最好是new的時候賦值一個初始值,因為去數(shù)組擴容肯定是要浪費時間和cpu資源的

到此這篇關(guān)于Java基礎(chǔ)之ArrayList的擴容機制的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java ArrayList的擴容機制內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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