對Java ArrayList的自動擴容機制示例講解

更新時間：2018年10月13日 09:06:31 作者：ZERONELOVE

今天小編就為大家分享一篇對Java ArrayList的自動擴容機制示例講解，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧

注意：

不同的JDK版本的擴容機制可能有差異

實驗環(huán)境：JDK1.8

擴容機制：

當(dāng)向ArrayList中添加元素的時候，ArrayList如果要滿足新元素的存儲超過ArrayList存儲新元素前的存儲能力，ArrayList會增強自身的存儲能力，已達到存儲新元素的要求

ArrayList:本質(zhì)通過內(nèi)部維護的數(shù)組對象進行數(shù)據(jù)存儲

①：分析ArrayList的add(E)方法

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

分析：add方法首先通過ensureCapacityInternal()方法確保當(dāng)前ArrayList維護的數(shù)組具有存儲新元素的能力，經(jīng)過處理之后將元素存儲在數(shù)組elementData的尾部

elementData：ArrayList真正用于存儲元素的數(shù)組

②：分析ensureCapacityInternal方法

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
  if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
   minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
  }
  ensureExplicitCapacity(minCapacity);
 }

分析：ensureCapacityInternal判斷ArrayList默認(rèn)的元素存儲數(shù)據(jù)是否為空，為空則設(shè)置最小要求的存儲能力為必要存儲的元素和默認(rèn)存儲元素個數(shù)的兩個數(shù)據(jù)之間的最大值，然后調(diào)用ensureExplicitCapacity方法實現(xiàn)這種最低要求的存儲能力

注意：ArrayList的存儲空間并不是需要一個創(chuàng)建一個，而是分階段性的創(chuàng)建，一般會預(yù)留存儲空間。

例如，如果ArrayList需要存儲10個元素，恰好ArrayList只能存儲6個元素，剩余4個元素?zé)o法存儲，ArrayList可能會一次性擴展10個元素，這種ArrayList就有20個元素的存儲能力，在存儲能力范圍內(nèi)，下次再存放元素，就不需要再次擴容

③：分析ensureExplicitCapacity方法：

 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
  modCount++;

  // overflow-conscious code
  if (minCapacity - elementData.length > 0)
   grow(minCapacity);
 }

分析：如果最低要求的存儲能力>ArrayList已有的存儲能力，這就表示ArrayList的存儲能力不足，因此需要調(diào)用 grow();方法進行擴容

④：分析grow()方法

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);
 }

分析：當(dāng)ArrayList擴容的時候，首先會設(shè)置新的存儲能力為原來的1.5倍

 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

如果擴容之后還是不能滿足要求則MAX_ARRAY_SIZE比較，求取最大值，

如果MAX_ARRAY_SIZE大小的能力還是不能滿足則通過hugeCapacity()方法獲取ArrayList能允許的最大值：

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
  if (minCapacity < 0) // overflow
   throw new OutOfMemoryError();
  return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
   Integer.MAX_VALUE :
   MAX_ARRAY_SIZE;
 }

從hugeCapacity方法看出，ArrayList最大的存儲能力：存儲元素的個數(shù)為整型的范圍。

確定ArrayList擴容之后最新的可存儲元素個數(shù)時，調(diào)用

elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

實現(xiàn)elementData數(shù)組的擴容，整個流程就是ArrayList的自動擴容機制工作流程

擴展：

ArrayList的自動擴容機制底層借助于System實現(xiàn)

 public static native void arraycopy
 (Object src, int srcPos,
 Object dest, int destPos,
 int length);

arraycopy標(biāo)識為native意味JDK的本地庫，不可避免的會進行IO操作，如果頻繁的對ArrayList進行擴容，毫不疑問會降低ArrayList的使用性能，因此當(dāng)我們確定添加元素的個數(shù)的時候，我們可以事先知道并指定ArrayList的可存儲元素的個數(shù)，這樣當(dāng)我們向ArrayList中加入元素的時候，就可以避免ArrayList的自動擴容，從而提高ArrayList的性能

ArrayList含參構(gòu)造函數(shù):初始化時指定存儲元素的能力：

 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);            
  }
 }

以上這篇對Java ArrayList的自動擴容機制示例講解就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了，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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