Java中的ArrayList容量及擴(kuò)容方式
查看JDK1.8 ArrayList的源代碼
1、默認(rèn)初始容量為10
/**
* Default initial capacity.
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
2、最大容量為 Integer.MAX_VALUE - 8
/**
* 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:之前參考別人的,有待求證:
數(shù)組對象有一個額外的元數(shù)據(jù),用于表示數(shù)組的大?。?/p>
數(shù)組長度size為int類型,共32位,有一位符號位,所以最大長度為Integer.MAX_VALUE=2^31= 2,147,483,648;
8bytes用來存儲size;
3、擴(kuò)容方式:
(1)首先傳遞進(jìn)來一個希望的最小容量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)以新容量拷貝原數(shù)據(jù)
/**
* 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;
}
Java ArrayList() 擴(kuò)容原理
平常都是直接使用 ArrayList(),今天特地看一下 ArrayList() 的擴(kuò)容原理。
先看下 ArrayList 的屬性以及構(gòu)造方法,這個比較重要
先看下屬性
// ArrayList 默認(rèn)容量大小
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
// 一個共享的空數(shù)組, 在空實(shí)例時使用
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 一個共享的空數(shù)組, 在使用默認(rèn) size 的空實(shí)例時使用
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/*
存儲 ArrayList 元素的數(shù)組緩沖區(qū)
重點(diǎn)1: ArrayList 的容量是數(shù)組緩沖區(qū)的長度
重點(diǎn)2: 從這個元素也可以看的出來 ArrayList() 的底層就是一個 Object[]
add 第一個元素時, 任何帶有 elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 的空 ArrayList 都將被擴(kuò)展為 DEFAULT_CAPACITY
*/
transient Object[] elementData;
// ArrayList 的大小, 我們平常使用的 list.size() 底層就是記錄的這個 size
private int size;
// ArrayList 最大
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
再看構(gòu)造器,帶參構(gòu)造器
/*
帶參構(gòu)造器, 參數(shù)為容量大小, 例如: 初始化一個容器為 20 類型為 Integer 的 ArrayList
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(20);
*/
public ArrayList(int initialCapacity) {
/*
初始化容量 > 0, elementData 初始化為初始化容量大小的數(shù)組
初始化容量 = 0, elementData = EMPTY_ELEMENTDATA (空數(shù)組)
初始化容量 < 0, 直接拋出異常
*/
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
參數(shù)為 Collection 的構(gòu)造器
/*
將一個參數(shù)為 Collection 的集合轉(zhuǎn)換為 ArrayList
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
// Collection 轉(zhuǎn)換為數(shù)組 Object[] 類型
elementData = c.toArray();
// 判斷當(dāng)前對象大小是否和 Collection 長度相等并且不等于 0, false 的話 elementData 等于空數(shù)組了
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray() 可能不會正確地返回一個 Object[] 數(shù)組,所以使用 Arrays.copyOf()
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
不帶參構(gòu)造器
/*
不帶參構(gòu)造器就像我們平時使用一樣, 直接 new 一個 ArrayList 不需要傳遞任何參數(shù)
構(gòu)造方法中直接將 elementData 初始化為 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA (空數(shù)組)
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
看到這里就發(fā)現(xiàn),帶參的構(gòu)造器我們可以直接傳遞參數(shù),而默認(rèn)的構(gòu)造器怎么怎么樣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) {
// 這一行是關(guān)鍵, 看下面
ensureCapacityInternal(size + 1);
// 將元素追加到集合的末尾 假如當(dāng)前 size = 10 size++ 追加到第 11 位
elementData[size++] = e;
return true;
}
ensureCapacityInternal() 方法調(diào)用
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
/*
calculateCapacity() 方法, 剛初始化時會返回 10, 其他情況返回當(dāng)前 size + 1
ensureExplicitCapacity() 方法, 調(diào)用擴(kuò)容
*/
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
/*
使用無參構(gòu)造器創(chuàng)建創(chuàng)建 ArrayList 的集合, 此時一定是相等的
*/
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
/*
兩數(shù)相比返回最大值, 此時 Math.max(10, 1);
默認(rèn)容量, 由此而來
*/
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
// 不相等的話只有返回當(dāng)前的 size + 1
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
// 增量, 記錄修改/更新次數(shù)
modCount++;
// 初始化: 10 - 0 > 0
// 其他: size + 1 > 0
if (minCapacity - elementData.length > 0)
// 擴(kuò)容操作
grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
// 老的長度, 初始化時為 0,
int oldCapacity = elementData.length;
// 新的長度此時 0 + (0 >> 1), newCapacity = 0
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 初始化場景: 0 - 10 < 0 ? true newCapacity = 10
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
// 初始化場景: 10 - 2147483639 > 0 返回 false
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
// 超大長度才可以執(zhí)行這個方法, 必須大于 MAX_ARRAY_SIZE 一般不會
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// 復(fù)制原數(shù)組中的元素, 并擴(kuò)容
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
上看說的是初始化場景,下面看一下其他場景,也是相當(dāng)簡單
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
/*
calculateCapacity() 方法, 正常擴(kuò)容返回 size + 1, 比如 10 + 1, 因?yàn)槟J(rèn)長度為 10 當(dāng)再次新增數(shù)據(jù)時就會出發(fā)擴(kuò)容
ensureExplicitCapacity() 方法, 調(diào)用擴(kuò)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 不等于空數(shù)組
返回當(dāng)前的 size + 1, 即 10 + 1 返回 11
*/
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
// 增量, 記錄修改/更新次數(shù)
modCount++;
// 其他: 11 - 10 > 0 true, 觸發(fā)擴(kuò)容, 如果當(dāng)前下表是 5 的話 5 + 1 =6, 6 < 10 是, 此時不會出發(fā)擴(kuò)容
if (minCapacity - elementData.length > 0)
// 擴(kuò)容操作
grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
// 老的長度 10
int oldCapacity = elementData.length;
// 新的長度此時 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)
// 超大長度才可以執(zhí)行這個方法, 必須大于 MAX_ARRAY_SIZE 一般不會
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// 復(fù)制原數(shù)組中的元素, 并擴(kuò)容 newCapacity = 15
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
結(jié)論
1、 觸發(fā)擴(kuò)容的關(guān)鍵是
當(dāng)前 size + 1 是否大于當(dāng)前容量,如果大于容量則證明,集合不夠用了,需要擴(kuò)容。如果小與當(dāng)前容量則證明集合還有容量不需要擴(kuò)容!
2、 每次擴(kuò)容的大小是
oldCapacity + (oldCapacity >> 1) 即: 10 + (10 >> 1)
即:當(dāng)前容量的 1.5 倍!
以上為個人經(jīng)驗(yàn),希望能給大家一個參考,也希望大家多多支持腳本之家。
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