怎么用add方法理解ArrayList的擴(kuò)容機(jī)制

這篇文章主要介紹“怎么用add方法理解ArrayList的擴(kuò)容機(jī)制”，在日常操作中，相信很多人在怎么用add方法理解ArrayList的擴(kuò)容機(jī)制問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡(jiǎn)單好用的操作方法，希望對(duì)大家解答”怎么用add方法理解ArrayList的擴(kuò)容機(jī)制”的疑惑有所幫助！接下來，請(qǐng)跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧！

ArrayList的構(gòu)造方法（前置知識(shí)）

可快速過

一些基本成員變量：

// 默認(rèn)初始大小
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
// 空數(shù)組 用于空實(shí)例
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = new Object[0];
// 用于默認(rèn)大小空實(shí)例的共享空數(shù)組實(shí)例。
// 我們把它從EMPTY_ELEMENTDATA數(shù)組中區(qū)分出來，以知道在添加第一個(gè)元素時(shí)容量需要增加多少。
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = new Object[0];
// 保存ArrayList數(shù)據(jù)的數(shù)組
transient Object[] elementData;
// 大小
private int size;
// 數(shù)組的最大長(zhǎng)度
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = 2147483639;

構(gòu)造方法：

   /**
     * 默認(rèn)初始容量大小
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    /**
     *默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，使用初始容量10構(gòu)造一個(gè)空列表(無(wú)參數(shù)構(gòu)造)
     */
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
    /**
     * 帶初始容量參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。（用戶自己指定容量）
     */
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {//初始容量大于0
            //創(chuàng)建initialCapacity大小的數(shù)組
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {//初始容量等于0
            //創(chuàng)建空數(shù)組
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {//初始容量小于0，拋出異常
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }
   /**
    *構(gòu)造包含指定collection元素的列表，這些元素利用該集合的迭代器按順序返回
    *如果指定的集合為null，throws NullPointerException。
    */
     public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            // replace with empty array.
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

ArrayList的add方法（理解擴(kuò)容機(jī)制）

add 添加元素

    /**
     * 將指定的元素追加到此列表的末尾。
     */
    public boolean add(E e) {
        // 添加元素之前，先試探，容量夠不夠
        // Increments modCount!! 這里有個(gè)failfast機(jī)制
        // 簡(jiǎn)而言之就是并發(fā)場(chǎng)景下通過modcount的值判斷當(dāng)前的操作是否是最新的modcount的數(shù)據(jù)
        ensureCapacityInternal(size + 1);  
        //這里看到ArrayList添加元素的實(shí)質(zhì)就相當(dāng)于為數(shù)組賦值
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

得到最小擴(kuò)容量

我們接下來看看這個(gè)“試探容量的方法”ensureCapacityInternal()怎么實(shí)現(xiàn)的

我們約定一個(gè)值，也就是傳參進(jìn)來的size+1，叫minCapacity(最小需要容量)

   //得到最小擴(kuò)容量    就是你至少要擴(kuò)容至這么多，才能容納下我的數(shù)據(jù)
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
              // 獲取默認(rèn)的容量和傳入?yún)?shù)的較大值
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

當(dāng)要add進(jìn)第1個(gè)元素時(shí)，minCapacity為1，在Math.max()方法比較后，minCapacity為10。

判斷是否需要擴(kuò)容

然后是ensureExplicitCapacity():

  //判斷是否需要擴(kuò)容
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;
        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            //調(diào)用grow方法進(jìn)行擴(kuò)容，調(diào)用此方法代表已經(jīng)開始擴(kuò)容了
            grow(minCapacity);
    }

我們來梳理一下：

• 當(dāng)我們要 add 進(jìn)第 1 個(gè)元素到 ArrayList 時(shí)，elementData.length為0 （因?yàn)檫€是一個(gè)空的 list），因?yàn)閳?zhí)行了 ensureCapacityInternal() 方法 ，所以minCapacity此時(shí)為 10。此時(shí)，minCapacity - elementData.length > 0成立，所以會(huì)進(jìn)入 grow(minCapacity) 方法，此時(shí)數(shù)組容量變?yōu)?0

• 當(dāng) add 第 2 個(gè)元素時(shí)，minCapacity 為 2，此時(shí) elementData.length(容量)在添加第一個(gè)元素后擴(kuò)容成 10 了。此時(shí)，minCapacity - elementData.length > 0 不成立，所以不會(huì)進(jìn)入 （執(zhí)行）grow(minCapacity) 方法。

• 添加第 3、4···到第10個(gè)元素時(shí)，依然不會(huì)執(zhí)行 grow()方法，數(shù)組容量都為10。

• 直到添加第 11 個(gè)元素，minCapacity(為 11)比 elementData.length（為 10）要大。進(jìn)入 grow 方法進(jìn)行擴(kuò)容。

擴(kuò)容方法

按照elementData.length（newCapacity）擴(kuò)容1.5倍，然后看看夠不夠minCapacity。

不夠的話，newCapacity就=minCapacity

hugeCapacity()比較一下newCapacity是否超過MAX_ARRAY_SIZE，超過就賦為Integer.MAX_VALUE

然后就進(jìn)行擴(kuò)容，Arrays.copyof方法

    /**
     * 要分配的最大數(shù)組大小
     */
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
    /**
     * ArrayList擴(kuò)容的核心方法。
     */
    private void grow(int minCapacity) {
        // oldCapacity為舊容量，newCapacity為新容量
        int oldCapacity = elementData.length;
        //將oldCapacity 右移一位，其效果相當(dāng)于oldCapacity /2，
        //我們知道位運(yùn)算的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于整除運(yùn)算，整句運(yùn)算式的結(jié)果就是將新容量更新為舊容量的1.5倍，
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //然后檢查新容量是否大于最小需要容量，若還是小于最小需要容量，那么就把最小需要容量當(dāng)作數(shù)組的新容量，
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
       // 如果新容量大于 MAX_ARRAY_SIZE,進(jìn)入(執(zhí)行) `hugeCapacity()` 方法來比較 minCapacity 和 MAX_ARRAY_SIZE，
       //如果minCapacity大于最大容量
       //則新容量則為`Integer.MAX_VALUE`，否則，新容量大小則為 MAX_ARRAY_SIZE 即為 `Integer.MAX_VALUE - 8`。
        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);
    }

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1),所以 ArrayList 每次擴(kuò)容之后容量都會(huì)變?yōu)樵瓉淼?1.5 倍左右（oldCapacity 為偶數(shù)就是 1.5 倍，否則是 1.5 倍左右）！ 奇偶不同，比如 ：10+10/2 = 15, 33+33/2=49。如果是奇數(shù)的話會(huì)丟掉小數(shù)

tips：

• java 中的 length屬性是針對(duì)數(shù)組說的,比如說你聲明了一個(gè)數(shù)組,想知道這個(gè)數(shù)組的長(zhǎng)度則用到了 length 這個(gè)屬性.

• java 中的 length() 方法是針對(duì)字符串說的,如果想看這個(gè)字符串的長(zhǎng)度則用到 length() 這個(gè)方法.

• java 中的 size() 方法是針對(duì)泛型集合說的,如果想看這個(gè)泛型有多少個(gè)元素,就調(diào)用此方法來查看!

到此，關(guān)于“怎么用add方法理解ArrayList的擴(kuò)容機(jī)制”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！