ArrayList源码探究

不同的JAVA版本可能源码与本文有些许出入，但是思想是不变的

当我们写下List list=new ArrayList<>();的时候，我们调用的是ArrayList的无参构造

  public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

//private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

JAVA给了我们一个空的集合，当我们在往集合中添加数据的时候，可能从未像往数组中添加元素一样考虑过下标以及越界的问题，这得益于JAVA底层给ArrayList设计的自动扩容机制

我们来逐步看一下ArrayList.add是如何添加元素的

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

就只有两行，第二行即为添加元素到集合的末尾，关键在于第一行

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

其中minCapacity等于size + 1，代表完成这次添加任务需要当前长度+1的长度，对于第一次添加来说，需要的长度为一，我们进入calculateCapacity这个方法

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

在这个方法中进行了一个判断，如果我们的集合== DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，这个被final修饰的变量就是我们调用ArrayList无参构造的时候获得的新的集合，这个判断的意思就是，如果当前集合是新的，那么就利用Math中的max方法返回DEFAULT_CAPACITY（也是一个被final修饰的变量，值为10）和minCapacity（最小容量）中大的数字,请注意，此刻还未完成扩容，我们接下来再看看ensureCapacityInternal方法中调用的另外一个方法ensureExplicitCapacity

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

modCount++表示的是记录当前集合被修改的次数，这个主要是用与多线程判断的一个，与本文无关，重点在于下面的判断，如果最小的容量减去当前集合的长度还大于零了，说明当前的集合长度不满足我们的要求了，调用grow方法进行扩容，以下的代码就是真正的扩容代码了，我们逐行分析

    private void grow(int minCapacity) {
  //首先第一行，先记录下当前数组的长度
        int oldCapacity = elementData.length;
//然后将当前的长度再加上当前长度右移动一位的长度（此次是位运算，也就是加上他自己的一半，扩容是以1.5倍的规模进行的）
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//如果计算了扩容后，比最小的容量还小，那么就直接使用最小的容量，因为第一次进入这个方法的时候，集合的长度是0，所以在这里做了一次区别对待，说明第一次扩容数组的时候实际上并没有遵循1.5倍扩容，因为0+0*0.5的结果还是0，所以有这个判断在这里兜底，如果计算出来的长度还不如我们之前计算出来的最小容量，那么就直接使用最小的容量
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
//这里的判断是如果集合的长度大于了MAX_ARRAY_SIZE采取另外一种方法来确定他的长度，我们稍后说
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
//最后我们计算得到了此次扩容需要将集合扩容到多大长度，使用 Arrays.copyOf来实现，之所以使用 Arrays.copyOf这个方法，是为了不破坏原集合的元素
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

最后我们来看一下，随着扩容的进行，如果长度大于了MAX_ARRAY_SIZE ，是如何确定扩容长度的，我们进入hugeCapacity方法

    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
//对minCapacity和MAX_ARRAY_SIZE进行比较
        //若minCapacity大，将Integer.MAX_VALUE作为新数组的大小
        //若MAX_ARRAY_SIZE大，将MAX_ARRAY_SIZE作为新数组的大小
        //MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

总结，ArrayList集合每次添加的时候都会判断是否需要扩容，而不是每次都扩容，扩容的大小是按照当前大小的一点五倍扩容，因为第一次扩容的特殊性，没有按照一点五倍扩容，长度10是写在源码里面固定的DEFAULT_CAPACITY的值

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