JavaSE之ArrayList扩容原理分析

ArrayList扩容原理

ArrayList底层数据结构是数组！！！

数组的特点：固定长度，顺序存储，有下标，可重复。

代码

源码

追进ArrayList源码

得到：

追入：DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA

得到：-- 意思是：创建一个final修饰的Object类型的空的常量数组。

总结：

将空数组赋值给elementData这个属性。此时elementData数组是空的。DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA数组也是空的。

第一次追进add源码

得到：

• (E e)：就是你传入的 "aa" 。
• size：现在等于0。

追入：ensureCapacityInternal

得到：

minCapacity：就等于 （size + 1）。--现在等于1。

然后利用 if判断，前面提到过，elementData是DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA赋值得到的，所以现在它们两个相等。

条件成立，就进入，Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)意思是取括号里的较大的值，咱们现在知道minCapacity的值是1，所以现在追进DEFAULT_CAPACITY的源码去看看：

DEFAULT_CAPACITY的值是10。

所以这行代码的意思是：

minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);

将10重新赋值给minCapacity。

此时 minCapacity：等于10。

继续执行下一条语句：

追入：ensureExplicitCapacity

此时 minCapacity =10。

第一条语句：modCount++；追进去看看：

发现 modCount =0。

然后判断minCapacity - elementData.length是否大于 0 。因为前面说过elementData数组是空的，所以 10 - 0是大于 0的。

条件成立，执行grow(minCapacity);

 追入：grow

注意：重点来了

此时 minCapacity = 10。

语句：int oldCapacity = elementData.length;

此时 oldCapacity = 0。

语句：int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

位运算符：>>意思是 / 2。 <<的意思是 * 2。

此时newCapacity = 0。

语句：if (newCapacity - minCapacity < 0)

newCapacity = minCapacity;

判断 0 - 10是否小于 0 。

条件成立，执行：newCapacity = minCapacity;

此时newCapacity = 10。

语句：if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)

newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

判断 10 -MAX_ARRAY_SIZE是否大于 0。

MAX_ARRAY_SIZE = 2147483639。

条件不成立，不执行：newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

继续往下走。

语句：elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

新数组 = Arrays.copyOf（旧的数组，新数组的长度）：意思是复制数组，将旧数组复制到新的数组。

此时elementData数组长度为 10。

然后返回到二、第一次追进add源码执行下一条语句

elementData[size++] = e;

• 前面说过size = 0；e = "aa"；
• 所以：elementData[0] = "aa";
• 然后size++
• 此时 size = 1。

第一遍追进之后数据的改变

• size = 1。
• elementData数组长度为 10。
• newCapacity = 10。
• modCount = 1。

第二次追进add源码

得到：

此时size = 1。

追入：ensureCapacityInternal

此时minCapacity =size + 1。

minCapacity = 2。

判断 elementData 和DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA是否相等，因为经过第一次赋值导致 elementData已经是 10了。所以条件不成立，不执行里面的语句。

继续执行下一条语句。

追入：ensureExplicitCapacity

得到：

此时modCount = 1。

判断 minCapacity -elementData.length是否大于 0 。

因为此时elementData数组长度为 10。所以条件不成立，不执行里面语句。

所以此时返回到三、第二次追进add源码执行下一条语句。

elementData[size++] = e;

前面说过size = 1；e = "bb"；

• 所以：elementData[1] = "bb";
• 然后size++
• 此时 size = 2。

第二遍追进之后数据的改变

• size = 2。
• elementData数组长度为 10。
• newCapacity = 10。
• modCount = 2。

第十遍追进之后数据的改变

size = 10。

elementData数组长度为 10。

newCapacity = 10。

modCount = 10。

第十一次追进add源码

得到：

此时size = 10 。

追入：ensureCapacityInternal

• 此时minCapacity =size + 1 。
• minCapacity = 11 。
• 判断 elementData 和DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA是否相等，因为经过前面赋值导致 elementData已经是 10了。所以条件不成立，不执行里面的语句。
• 继续执行下一条语句。

追入：ensureExplicitCapacity

• 此时modCount = 10。
• 判断 minCapacity -elementData.length是否大于 0 。
• 因为 minCapacity = 11 。elementData数组长度为 10 。所以条件成立，执行里面的语句。

追入：grow

重点：

此时minCapacity = 11 。elementData.length = 10 。

语句：int oldCapacity = elementData.length;

此时oldCapacity = 10 。

语句：int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

意思是：newCapacity = 10 + （10除以 2）

此时newCapacity = 15 。

语句：if (newCapacity - minCapacity < 0)

newCapacity = minCapacity;

判断 15 - 11是否小于 0 。

不小于，所以不执行里面的语句：newCapacity = minCapacity;

语句：if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)

newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

判断 15-MAX_ARRAY_SIZE是否大于 0。

MAX_ARRAY_SIZE = 2147483639。

条件不成立，不执行：newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

继续往下走。

语句：elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

意思是：新数组 =Arrays.copyOf（老数组，新数组长度）;

elementData = Arrays.copyOf(elementData,15);

所以这是后 elementData 数组长度为 15 。

然后返回到四、第十一次追进add源码执行下一条语句

elementData[size++] = e;

所以：elementData[10] = "第十一次";

然后size++

此时 size = 11。

总结

1、底层创建了一个 Object[]的数组。数组名：elementData。此数组中没有元素。

2、通过List.add 调用 grow()扩容方法，数组长度变为10。

3、在数组存满之前 List.add中不会再调用grow()扩容方法了。

4、当第十一次存入时，List.add再次调用grow()扩容方法。

数组长度会变为原数组长度的1.5倍。

5、扩容不是在老数组基础上拼接的，而是创建了一个1.5倍长度的新数组。

并把老数组的元素复制到新数组。

面试时参考话术

ArrayList底层数据结构是数组，当创建ArrayList对象时，底层初始化了一个空数组，数组是Object类型，数组名是elementData。

当第一次添加元素时，数组长度扩容为10。

……

当第11次添加时，会触发扩容机制，其实就是调用 grow方法，扩容为原数组长度的1.5倍。

每次扩容时，都是创建一个新数组，将老数组的元素通过 Arrays工具类复制到新数组中。elementData 指向了新数组。

ArrayList和 LinkedList 区别？

ArrayList 底层数据结构 数组。

LinkedList 底层数据结构 链表。

功能上区别：

ArrayList 查询快，增删慢。

原因：顺序存储，有索引，可以根据索引，直接定位到元素，所以查询快；由于是顺序存储，新增或者删除，都会对后续的元素有影响。

LinkedList 查询慢，增删快。

原因：不是顺序存储，每个结点相连，一个结点中可以存储下一个和上一个结点，这样的话，增删元素，只对相邻的结点有影响，其他结点不受影响；由于没有下标，所以，查询元素时，需要（从头结点或尾结点）遍历。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。