ArrayList的扩容机制grow()方法讲解

ArrayList的扩容机制的关键部分是其私有方法grow()。下面是对grow()方法的简要解释：

private void grow(int minCapacity) {
    // 计算扩容后的容量
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 新容量为旧容量的1.5倍

    // 如果新容量还不够需求，使用需求大小作为新容量
    if (newCapacity < minCapacity) {
        newCapacity = minCapacity;
    }

    // 检查新容量是否超出ArrayList的最大容量
    if (newCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) {
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    }

    // 创建一个新的数组，并将原数组中的元素复制到新数组中
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

grow()方法的作用是根据需要扩展ArrayList的容量。它执行以下步骤：

1. 计算新容量：通过将旧容量右移一位（相当于除以2），然后与旧容量相加，得到新的容量大小。

2. 检查新容量：如果新容量仍然不够需求，则使用需求的大小作为新容量。

3. 检查容量限制：如果新容量超过了ArrayList的最大容量（即MAX_ARRAY_SIZE），则调用hugeCapacity(minCapacity)方法来计算新的容量。hugeCapacity()方法用于防止超出Java数组的最大容量限制。

4. 创建新数组：使用Arrays.copyOf()方法，根据新容量创建一个新的数组，并将原数组中的所有元素复制到新数组中。

5. 更新引用：将ArrayList的内部数组引用指向新数组，旧的数组会被垃圾回收。

需要注意的是，扩容机制中的容量增长策略可以根据具体实现和数组的大小而有所不同。ArrayList默认以1.5倍来扩容原数组，这样可以在元素数量较多时减少扩容频率。但也可以通过ensureCapacity()方法手动设置初始容量，从而避免频繁的扩容操作。

此外，如果在不断增加元素的过程中，已知要存储的元素数量，可以使用ArrayList的构造函数或ensureCapacity()方法预先分配足够的初始容量，从而避免自动扩容过程。这有助于提高性能，并减少因多次扩容而导致的时间复杂度增加。