ArrayList 扩容分析

ArrayList 源码解析

/**
     * Default initial capacity.
     * 默认的容量
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    /**
     * Shared empty array instance used for empty instances.
     */
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    transient Object[] elementData; // non-private to          simplify nested class access

    /**
     * The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
     *
     * @serial
     */
    private int size;
    

从代码中可以看出ArrayList 底层实现是一个可以扩容的数组实现的。因为数组在内存中是一段连续的内存空间,比如 1 ,2,3,4 在内存中是连续的,所以查找和删除的时候比较快直接可以定位到。
上面说了,ArrayList会自动扩容,下面就看下是如何进行扩容的。扩容发生在add 元素时

/**
     * Appends the specified element to the end of this list.
     *
     * @param e element to be appended to this list
     * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
        // 判断加入一个元素后的容量
        ensureCapacityInternal(size + 1);  //Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

在add的时候会通过ensureCapacityInternal(size + 1)来确保添加一个元素内存大小够用。进入源码看下这个流程是怎么处理的。

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

        // overflow-conscious code
        // 这里的minCapacity 就是传入的size +1 
        // 如果size +1 大于当前的列表长度就会进入grow
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
    /**
     * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
     * number of elements specified by the minimum capacity argument.
     *
     * @param minCapacity the desired minimum capacity
     */
    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        // newCapacity = oldCapacity + oldCapacity / 2;
        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:
        // 扩容之后会把之前的数据copy 到新的空间
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
    
    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

在grow方法里会把传入的size 和当前的大小进行比较,如果大于当前的list 长度就,就会扩容为当前大小+ 当前大小/2 的容量,然后把老数据copy 的新的空间。

 /**
     * Inserts the specified element at the specified position in this
     * list. Shifts the element currently at that position (if any) and
     * any subsequent elements to the right (adds one to their indices).
     *
     * @param index index at which the specified element is to be inserted
     * @param element element to be inserted
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

添加元素到指定位置,会把后面的数据进行后移。移动的过程也是for 循环 bs->write_ref_array_pre(dst, length);
Copy::conjoint_oops_atomic(src, dst, length);
拷贝也是个需要消耗性能的,所以在添加和删除需求比较多的场景下就要用用到链式结构,下面的章节会具体分析下链式的。查询arrayList效率还是很快的。

总结
综上所述,ArrayList增删慢查询快,适合在增加和删除比较少且查询比较多的环境下使用。
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