add方法理解ArrayList的扩容机制

ArrayList的构造方法（前置知识）

可快速过

一些基本成员变量：

// 默认初始大小
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
// 空数组 用于空实例
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = new Object[0];
// 用于默认大小空实例的共享空数组实例。
// 我们把它从EMPTY_ELEMENTDATA数组中区分出来，以知道在添加第一个元素时容量需要增加多少。
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = new Object[0];
// 保存ArrayList数据的数组
transient Object[] elementData;
// 大小
private int size;
// 数组的最大长度
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = 2147483639;

构造方法：

/**
    * 默认初始容量大小
    */
   private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
   private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
   /**
    *默认构造函数，使用初始容量10构造一个空列表(无参数构造)
    */
   public ArrayList() {
       this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
   }
   /**
    * 带初始容量参数的构造函数。（用户自己指定容量）
    */
   public ArrayList(int initialCapacity) {
       if (initialCapacity > 0) {//初始容量大于0
           //创建initialCapacity大小的数组
           this.elementData = new Object[initialCapacity];
       } else if (initialCapacity == 0) {//初始容量等于0
           //创建空数组
           this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
       } else {//初始容量小于0，抛出异常
           throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                              initialCapacity);
       }
   }
  /**
   *构造包含指定collection元素的列表，这些元素利用该集合的迭代器按顺序返回
   *如果指定的集合为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（理解扩容机制）

add 添加元素

/**
    * 将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，先试探，容量够不够
       // Increments modCount!! 这里有个failfast机制
       // 简而言之就是并发场景下通过modcount的值判断当前的操作是否是最新的modcount的数据
       ensureCapacityInternal(size + 1);  
       //这里看到ArrayList添加元素的实质就相当于为数组赋值
       elementData[size++] = e;
       return true;
   }

得到最小扩容量

我们接下来看看这个&ldquo;试探容量的方法&rdquo;ensureCapacityInternal()怎么实现的

我们约定一个值，也就是传参进来的size+1，叫minCapacity(最小需要容量)

//得到最小扩容量    就是你至少要扩容至这么多，才能容纳下我的数据
   private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
       if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
             // 获取默认的容量和传入参数的较大值
           minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
       }
       ensureExplicitCapacity(minCapacity);
   }

当要add进第1个元素时，minCapacity为1，在Math.max()方法比较后，minCapacity为10。

判断是否需要扩容

然后是ensureExplicitCapacity():

//判断是否需要扩容
   private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
       modCount++;
       // overflow-conscious code
       if (minCapacity - elementData.length > 0)
           //调用grow方法进行扩容，调用此方法代表已经开始扩容了
           grow(minCapacity);
   }

我们来梳理一下：

• 当我们要 add 进第 1 个元素到 ArrayList 时，elementData.length为0 （因为还是一个空的 list），因为执行了 ensureCapacityInternal() 方法 ，所以minCapacity此时为 10。此时，minCapacity - elementData.length > 0成立，所以会进入 grow(minCapacity) 方法，此时数组容量变为10

• 当 add 第 2 个元素时，minCapacity 为 2，此时 elementData.length(容量)在添加第一个元素后扩容成 10 了。此时，minCapacity - elementData.length > 0 不成立，所以不会进入 （执行）grow(minCapacity) 方法。

• 添加第 3、4&middot;&middot;&middot;到第10个元素时，依然不会执行 grow()方法，数组容量都为10。

• 直到添加第 11 个元素，minCapacity(为 11)比 elementData.length（为 10）要大。进入 grow 方法进行扩容。

扩容方法

按照elementData.length（newCapacity）扩容1.5倍，然后看看够不够minCapacity。

不够的话，newCapacity就=minCapacity

hugeCapacity()比较一下newCapacity是否超过MAX_ARRAY_SIZE，超过就赋为Integer.MAX_VALUE

然后就进行扩容，Arrays.copyof方法

/**
    * 要分配的最大数组大小
    */
   private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
   /**
    * ArrayList扩容的核心方法。
    */
   private void grow(int minCapacity) {
       // oldCapacity为旧容量，newCapacity为新容量
       int oldCapacity = elementData.length;
       //将oldCapacity 右移一位，其效果相当于oldCapacity /2，
       //我们知道位运算的速度远远快于整除运算，整句运算式的结果就是将新容量更新为旧容量的1.5倍，
       int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
       //然后检查新容量是否大于最小需要容量，若还是小于最小需要容量，那么就把最小需要容量当作数组的新容量，
       if (newCapacity - minCapacity < 0)
           newCapacity = minCapacity;
      // 如果新容量大于 MAX_ARRAY_SIZE,进入(执行) `hugeCapacity()` 方法来比较 minCapacity 和 MAX_ARRAY_SIZE，
      //如果minCapacity大于最大容量
      //则新容量则为`Integer.MAX_VALUE`，否则，新容量大小则为 MAX_ARRAY_SIZE 即为 `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 每次扩容之后容量都会变为原来的 1.5 倍左右（oldCapacity 为偶数就是 1.5 倍，否则是 1.5 倍左右）！ 奇偶不同，比如 ：10+10/2 = 15, 33+33/2=49。如果是奇数的话会丢掉小数

tips：

• java 中的 length属性是针对数组说的,比如说你声明了一个数组,想知道这个数组的长度则用到了 length 这个属性.

• java 中的 length() 方法是针对字符串说的,如果想看这个字符串的长度则用到 length() 这个方法.

• java 中的 size() 方法是针对泛型集合说的,如果想看这个泛型有多少个元素,就调用此方法来查看!

资料：javaguide

来源：https://juejin.cn/post/7207411012478500924