Java的ArrayList擴(kuò)容源碼解析
ArrayList擴(kuò)容源碼
1、擴(kuò)容原理概括
ArrayList的擴(kuò)容原理如下:
- 初始容量:在創(chuàng)建ArrayList對(duì)象時(shí),默認(rèn)會(huì)分配一個(gè)初始容量。初始容量可以通過構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行指定,若未指定,則默認(rèn)為10。例如,ArrayList<String> list = new ArrayList<>();會(huì)創(chuàng)建一個(gè)初始容量為10的ArrayList。
- 添加元素:當(dāng)向ArrayList中添加元素時(shí),會(huì)先檢查當(dāng)前元素個(gè)數(shù)是否已經(jīng)達(dá)到了數(shù)組的容量上限。如果元素個(gè)數(shù)等于或超過了容量上限,就需要進(jìn)行擴(kuò)容。
- 擴(kuò)容機(jī)制:擴(kuò)容時(shí),ArrayList會(huì)創(chuàng)建一個(gè)更大的新數(shù)組,并將原有的元素復(fù)制到新數(shù)組中。默認(rèn)情況下,新數(shù)組的大小是原來容量的1.5倍(即增長50%)。例如,如果當(dāng)前容量為10,那么擴(kuò)容后的新容量為15。
- 數(shù)組復(fù)制:在擴(kuò)容時(shí),ArrayList使用System.arraycopy()方法將原始數(shù)組中的元素復(fù)制到新的數(shù)組中。這是一個(gè)底層的高效數(shù)組復(fù)制方法,可以快速地將原有的數(shù)據(jù)移動(dòng)到新數(shù)組中。
- 更新引用:在完成數(shù)組復(fù)制后,ArrayList會(huì)更新內(nèi)部的引用,指向新的數(shù)組。這樣,原先的數(shù)組就會(huì)被垃圾回收器回收。
通過動(dòng)態(tài)擴(kuò)容,ArrayList能夠在添加元素時(shí)保持高效的性能。擴(kuò)容操作是有一定開銷的,但由于擴(kuò)容的時(shí)間復(fù)雜度為O(n),其中n是當(dāng)前元素個(gè)數(shù),所以平均情況下,每次添加元素的時(shí)間復(fù)雜度仍然是O(1)。
同時(shí),擴(kuò)容的增長因子(即容量的增加比例)也可以被修改,以滿足特定需求。
2、源碼解析
例如,對(duì)于如下list進(jìn)行添加元素,初始容量設(shè)置為5,添加6個(gè)元素:
ArrayList<String> list = new ArrayList<>(5);
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("777");
list.add("888");
list.add("999");對(duì)于一開始的前五個(gè)元素而言:
public boolean add(E e) {
modCount++;
add(e, elementData, size);//e是“1”,size是0,即目前元素?cái)?shù)量,也可以理解為數(shù)組的索引
return true;
}
//add源碼:
private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
if (s == elementData.length)//當(dāng)元素?cái)?shù)量等于arraylist數(shù)組長度,才grow擴(kuò)容
elementData = grow();
elementData[s] = e;//否則直接在索引位置賦值
size = s + 1;//并將索引右移
}但在第6個(gè)元素“999”添加進(jìn)去的時(shí)候,要進(jìn)入grow方法進(jìn)行擴(kuò)容:
private void add(E e, Object[] elementData, int s) { //e是“999”,s為5
if (s == elementData.length)//已經(jīng)相等
elementData = grow();//步入grow
elementData[s] = e;
size = s + 1;
}
//grow源碼:輸入size + 1
private Object[] grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;//舊的數(shù)組大小
//接下來,檢查當(dāng)前數(shù)組是否為空,或者不是使用默認(rèn)初始容量的空數(shù)組(即DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)。如果是空數(shù)組,則說明是第一次添加元素,使用默認(rèn)初始容量。
if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity,
minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */
oldCapacity >> 1 /* preferred growth */);//計(jì)算新數(shù)組大小
return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
} else {
return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)];
}
}
//ArraysSupport.newLength源碼:
public static int newLength(int oldLength, int minGrowth, int prefGrowth) {
// assert oldLength >= 0
// assert minGrowth > 0
//minGrowth就是6 - 5 = 1,即,至少需要增大的容量
//prefGrowth為數(shù)組的舊容量的1/2
//求其max,一般為1/2。加上oldlength,所以為1.5倍
int newLength = Math.max(minGrowth, prefGrowth) + oldLength;
if (newLength - MAX_ARRAY_LENGTH <= 0) {
return newLength;
}
return hugeLength(oldLength, minGrowth);
}
//最后調(diào)用Arrays.copyOf,內(nèi)部使用System.arraycopy()方法將原始數(shù)組中的元素復(fù)制到新的數(shù)組中實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容后,添加元素步驟同上,結(jié)束,return true
到此這篇關(guān)于Java的ArrayList擴(kuò)容源碼解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)ArrayList擴(kuò)容源碼內(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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