从一道面试题出发谈ArrayList自动扩容机制

 

这道题考察了ArrayList的构造器和对扩容机制的了解，本篇博客基于此出发讲解ArrayList的自动扩容机制

想要做出这道题必须了解ArrayList的构造函数，ArrayList的构造函数总共有三个：

1. ArrayList()构造一个空的数组。JDK7中构造一个初始容量为10的空列表但是JDK8中只是构造一个空的数组

2. ArrayList(Collection<? extends E> c)构造一个包含指定 collection 的元素的数组，这些元素是按照该 collection 的迭代器返回它们的顺序排列的。

3. ArrayList(int initialCapacity)构造一个具有指定初始容量的空数组。

我们重点来看这两个ArrayList(int initialCapacity)，ArrayList()构造函数

 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
 public ArrayList() {
     this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
 }

初始化一个空数组，这是JDK8不同于之前版本的地方

 public ArrayList(int initialCapacity) {
     if (initialCapacity > 0) {
         this.elementData = new Object[initialCapacity];
     } else if (initialCapacity == 0) {
         this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
     } else {
         throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                            initialCapacity);
     }
 }

对于形参initialCapacity判断，如果大于0那么就声明一个和形参一样大小的数组。了解到这里似乎这道题的正确答案也出来了即选择A，并没有发生扩容

但是作为一名合格的程序员要有探索精神，题目提到了扩容，既然ArrayList底层是一个数组，那么就肯定会满，什么时候发生扩容呢？

 //1.add方法为添加元素在数组末尾
 public boolean add(E e) {
     //确保数组容量 size指向数组的末尾
     ensureCapacityInternal(size + 1);
     //在完成添加之前要确保数组长度足够
     elementData[size++] = e;
     return true;
 }
 //3.elementData为ArrayList底层维护的数组，minCapacity为此时数组的大小
 private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
     //如果数组为初始化的值，就初始化数组容量为10(空参的构造方法下首次添加)
     if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
         return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
     }
     return minCapacity;
 }
 //2.minCapacity表示此时数组的大小
 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
     ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
 }
 //4.minCapacity表示此时数组的大小
 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
     modCount++;
     //如果此时数组容量的大小不够就扩容
     if (minCapacity - elementData.length > 0)
         grow(minCapacity);
 }

源码读到这里，我们明白了，当我们每次向ArrayList添加元素的时候，都会首先确保数组容量够放下元素如果不够就会 grow(minCapacity)调用扩容函数，那么秉承着探索的精神，原本大小的数组扩容之后变成多大了呢？还得继续看源码

 //扩容源码
 private void grow(int minCapacity) {
     //获取当前数组的长度
     int oldCapacity = elementData.length;
     //>>右移相当于整除2，新容量相当于就旧容量的1.5倍
     int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
     //如果扩容后的容量还不够那么就以需要的容量为新容量
     if (newCapacity - minCapacity < 0)
         newCapacity = minCapacity;
     //如果新容量已经超过最大容量了，那么就直接使用最大容量
     if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
         newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
     //讲新容量的数组拷贝
     elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
 }

源码大致读完后，我们明白了ArrayList的自动扩容机制，每次新添加元素的时候都会判断是否能够容下，如果不够就会发生扩容，扩容的大小为原大小的1.5倍数，明白这些以后让我们看看下面这段程序扩容了几次呢？？容量是多少呢？

 ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>(20);
 for(int i=1;i<=50;i++) {
      arrayList.add(i);
 }

前20次添加不会发生扩容，当21元素添加时数组容量从20扩容到30，当添加31元素时数组容量从30扩容到45，当添加46元素时数组容量从45扩容到67