背景

看ArrayList源碼時(shí)，無(wú)意中看到ArrayList的初始化容量大小為10，這就奇怪了！我們都知道ArrayList和HashMap底層都是基于數(shù)組的，但為什么ArrayList不像用HashMap那樣用16作為初始容量大小，而是采用10呢？

于是各方查找資料，求證了這個(gè)問(wèn)題，這篇文章就給大家講講。

為什么HashMap的初始化容量為16？

在聊ArrayList的初始化容量時(shí)，要先來(lái)回顧一下HashMap的初始化容量。這里以Java 8源碼為例，HashMap中的相關(guān)因素有兩個(gè)：初始化容量及裝載因子：

/**
 * The default initial capacity - MUST be a power of two.
 */
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/**
 * The load factor used when none specified in constructor.
 */
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

在HashMap當(dāng)中，數(shù)組的默認(rèn)初始化容量為16，當(dāng)數(shù)據(jù)填充到默認(rèn)容量的0.75時(shí)，就會(huì)進(jìn)行2倍擴(kuò)容。當(dāng)然，使用者也可以在初始化時(shí)傳入指定大小。但需要注意的是，最好是2的n次方的數(shù)值，如果未設(shè)置為2的n次方，HashMap也會(huì)將其轉(zhuǎn)化，反而多了一步操作。

關(guān)于HashMap的實(shí)現(xiàn)原理的內(nèi)容，這里就不再贅述，網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)有太多文章講這個(gè)了。有一點(diǎn)我們需要知道的是HashMap計(jì)算Key值坐標(biāo)的算法，也就是通過(guò)對(duì)Key值進(jìn)行Hash，進(jìn)而映射到數(shù)組中的坐標(biāo)。

此時(shí)，保證HashMap的容量是2的n次方，那么在hash運(yùn)算時(shí)就可以采用位運(yùn)行直接對(duì)內(nèi)存進(jìn)行操作，無(wú)需轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，效率會(huì)更高。

通常，可以認(rèn)為，HashMap之所以采用2的n次方，同時(shí)默認(rèn)值為16，有以下方面的考量：

• 減少hash碰撞；
• 提高M(jìn)ap查詢(xún)效率；
• 分配過(guò)小防止頻繁擴(kuò)容；
• 分配過(guò)大浪費(fèi)資源；

總之，HashMap之所以采用16作為默認(rèn)值，是為了減少hash碰撞，同時(shí)提升效率。

ArrayList的初始化容量是10嗎？

下面，先來(lái)確認(rèn)一下ArrayList的初始化容量是不是10，然后在討論為什么是這個(gè)值。

先來(lái)看看Java 8中，ArrayList初始化容量的源碼：

/**
 * Default initial capacity.
 */
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

很明顯，默認(rèn)的容器初始化值為10。而且從JDK1.2到JDK1.6，這個(gè)值也始終都為10。

從JDK1.7開(kāi)始，在初始化ArrayList的時(shí)候，默認(rèn)值初始化為空數(shù)組：

 ?  /**
 ? ? * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
 ? ? * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
 ? ? * first element is added.
 ? ? */
 ?  private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
 ? ?
 ?  /**
 ? ? * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
 ? ? */
 ?  public ArrayList() {
 ? ? ?  this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
 ?  }

此處肯定有朋友說(shuō)，Java 8中ArrayList默認(rèn)初始化大小為0，不是10。而且還會(huì)發(fā)現(xiàn)構(gòu)造方法上的注釋有一些奇怪：構(gòu)造一個(gè)初始容量10的空列表。什么鬼？明明是空的啊！

保留疑問(wèn)，先來(lái)看一下ArrayList的add方法：

 ?  public boolean add(E e) {
 ? ? ?  ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
 ? ? ?  elementData[size++] = e;
 ? ? ?  return true;
 ?  }

在add方法中調(diào)用了ensureCapacityInternal方法，進(jìn)入該方法一開(kāi)始是一個(gè)空容器所以size=0傳入的minCapacity=1：

 ?  private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
 ? ? ?  ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
 ?  }

上述方法中先通過(guò)calculateCapacity來(lái)計(jì)算容量：

 ?  private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
 ? ? ?  if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
 ? ? ? ? ?  return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
 ? ? ?  }
 ? ? ?  return minCapacity;
 ?  }

會(huì)發(fā)現(xiàn)minCapacity被重新賦值為10 （DEFAULT_CAPACITY=10），傳入ensureExplicitCapacity(minCapacity);這minCapacity=10，

下面是方法體：

 ?  private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
 ? ? ?  modCount++;?
 ? ? ?  // overflow-conscious code
 ? ? ?  if (minCapacity - elementData.length > 0)
 ? ? ? ? ?  grow(minCapacity);
 ?  }
 ?  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);
 ?  }

上述代碼中g(shù)row方法是用來(lái)處理擴(kuò)容的，將容量擴(kuò)容為原來(lái)的1.5倍。

了解上面的處理流程，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，本質(zhì)上ArrayList的初始化容量還是10，只不過(guò)使用懶加載而已，這是Java 8為了節(jié)省內(nèi)存而進(jìn)行的優(yōu)化而已。所以，自始至終，ArrayList的初始化容量都是10。

這里再多提一下懶加載的好處，當(dāng)有成千上萬(wàn)的ArrayList存在程序當(dāng)中，10個(gè)對(duì)象的默認(rèn)大小意味著在創(chuàng)建時(shí)為底層數(shù)組分配10個(gè)指針（40 或80字節(jié)）并用空值填充它們，一個(gè)空數(shù)組（用空值填充）占用大量?jī)?nèi)存。如果能夠延遲初始化數(shù)組，那么就能夠節(jié)省大量的內(nèi)存空間。Java 8的改動(dòng)就是出于上述目的。

為什么ArrayList的初始化容量為10？

最后，我們來(lái)探討一下為什么ArrayList的初始化容量為10。其實(shí)，可以說(shuō)沒(méi)有為什么，就是“感覺(jué)”10挺好的，不大不小，剛剛好，眼緣！

首先，在討論HashMap的時(shí)候，我們說(shuō)到HashMap之所以選擇2的n次方，更多的是考慮到hash算法的性能與碰撞等問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題對(duì)于ArrayList的來(lái)說(shuō)并不存在。ArrayList只是一個(gè)簡(jiǎn)單的增長(zhǎng)陣列，不用考慮算法層面的優(yōu)化。只要超過(guò)一定的值，進(jìn)行增長(zhǎng)即可。所以，理論上來(lái)講ArrayList的容量是任何正值即可。

ArrayList的文檔中并沒(méi)有說(shuō)明為什么選擇10，但很大的可能是出于性能損失與空間損失之間的最佳匹配考量。10，不是很大，也不是很小，不會(huì)浪費(fèi)太多的內(nèi)存空間，也不會(huì)折損太多性能。

如果非要問(wèn)當(dāng)初到底為什么選擇10，可能只有問(wèn)問(wèn)這段代碼的作者“Josh Bloch”了吧。

如果你仔細(xì)觀察，還會(huì)發(fā)現(xiàn)一些其他有意思的初始化容量數(shù)字：

ArrayList-10
Vector-10
HashSet-16
HashMap-16
HashTable-11

ArrayList與Vector初始化容量一樣，為10；HashSet、HashMap初始化容量一樣，為16；而HashTable獨(dú)獨(dú)使用11，又是一個(gè)很有意思的問(wèn)題。

小結(jié)

有很多問(wèn)題是沒(méi)有明確原因、明確的答案的。就好像一個(gè)女孩兒對(duì)你沒(méi)感覺(jué)，可能是因?yàn)槟悴粔蚝?，也可能是她已?jīng)愛(ài)上別人了，但也有很大可能你是不會(huì)知道答案。但在尋找原因和答案的過(guò)程中，還是能夠?qū)W到很多，成長(zhǎng)很多的。沒(méi)有對(duì)比就沒(méi)有傷害，比如HashMap與ArrayList的對(duì)比，沒(méi)有對(duì)比就不知道是否適合，還比如HashMap與ArrayList。當(dāng)然，你還可以試試特立獨(dú)行的HashTable，或許適合你呢。

到此這篇關(guān)于Java中為什么ArrayList初始化容量大小為10的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java ArrayList 內(nèi)容請(qǐng)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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