ArrayList的扩容机制详解，解决面试难题！

前言

大家好，我是chowley，不知各位在面试中，是否被问过 ‘读没读过相关框架的源码？’ 这个经典问题？我最近就遇到了，虽然我之前读过，但这玩意干读不进味啊

今天我就来讲讲ArrayList，这个白家长谈的经典数据结构的扩容机制！

ArrayList

在Java的集合框架中，ArrayList是一个非常常用的动态数组实现。了解其内部扩容机制对于我们编写的代码十分有益。

1. 介绍

ArrayList是java.util包下的一个类，它实现了动态数组的数据结构。相比于传统数组，ArrayList具有自动扩容的特性，可以根据需要动态地调整数组的大小。

2. 扩容机制

当ArrayList的元素数量接近或超过其当前容量时，就会触发扩容操作。ArrayList的扩容机制主要涉及以下几个关键参数：

• elementData： 用于存储实际元素的数组。
• size： 当前ArrayList中元素的个数。
• DEFAULT_CAPACITY： 默认初始容量，一般为10。
• MAX_ARRAY_SIZE： 数组的最大容量，一般为Integer.MAX_VALUE - 8。

2.1 扩容触发条件

扩容会在以下两种情况下触发：

1. 添加元素时，size超过elementData的长度

2. 使用带有指定初始容量的构造方法，并且该初始容量大于默认容量，也会触发扩容。

2.2 扩容操作过程

扩容的核心方法是 grow(int minCapacity)。下面是扩容的大致过程：

1. 计算新容量：
   新容量一般为原容量的 1.5 倍，即 oldCapacity + (oldCapacity >> 1)。如果这个值仍然不足以容纳 minCapacity 个元素，那么新容量将被设置为 minCapacity。

2. 检查是否超过最大容量：

   如果新容量超过了 MAX_ARRAY_SIZE，则新容量将被设置为 Integer.MAX_VALUE。这是由于数组的最大长度是 Integer.MAX_VALUE。

3. 创建新数组并复制元素：

   利用 Arrays.copyOf 创建一个新的数组，并将原数组中的元素复制到新数组中。

4. 替换原数组：

   将 elementData 指向新的数组。

2.3 扩容示例代码

以下是 ArrayList 扩容机制的示例代码：

private void grow(int minCapacity) {
    // 获取原容量
    int oldCapacity = elementData.length;
    // 计算新容量
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    
    // 检查是否足够容纳minCapacity个元素
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    
    // 检查是否超过最大容量
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    
    // 创建新数组并复制元素
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

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

总结

了解ArrayList的扩容机制是编写高性能Java代码的重要一环。通过深入了解其内部实现，我们能够更好地利用这一数据结构，避免不必要的扩容操作，提高程序的效率。

希望通过本文的介绍，大家能够对ArrayList的扩容机制有一个清晰而深入的理解～

好了，以上就是本文的全部内容，如有问题欢迎留言讨论。

我是chowley，一个专注互联网技术和软件质量保障领域的博主，我们下次再见！

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