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ArrayList擴容機制

發布時間:2020-10-28 14:57:51 來源:億速云 閱讀:243 作者:Leah 欄目:開發技術

ArrayList擴容機制?相信很多沒有經驗的人對此束手無策,為此本文總結了問題出現的原因和解決方法,通過這篇文章希望你能解決這個問題。

@Test
  public void testArrayList() {
    //創建一個泛型為String的ArrayList(這里泛型是什么不重要)
    ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
    //依次添加11個元素
    list.add("1");
    list.add("2");
    list.add("3");
    list.add("4");
    list.add("5");
    list.add("6");
    list.add("7");
    list.add("8");
    list.add("9");
    list.add("10");
    list.add("11");
  }

上面的代碼中,我們就只調用了add(),在看add()源碼前,我必須給你們先介紹一些在ArrayList的常量和變量,因為在接下來的源碼中會涉及到這些,怕你們到時一臉蒙

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
transient Object[] elementData;
private int size;
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

  》DEFAULT_CAPACITY:default_capcity,默認的容量大小,也就是當你第一次創建數組并往里面添加第一個元素時,數組的默認容量大小

  》DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA:defaultcapacity_empty_elementdata是默認的空數組,他的作用是當elementData為{},即空數組時,把它賦值給elementData,要是理解不了,請你往下繼續看!

  》elementData:表示的就是當前存儲元素的數組

  》size:他表示當前還沒有添加新元素前的數組中有效的元素個數,比如說數組長度為10,只保存了5個元素,那有效長度就是5

  》MAX_ARRAY_SIZE:最大數組長度,它用來標識當前數組可保存元素的最大長度,值為Integer_MAX_VALUE -8,即2147483647 - 8 ,這里的 8 代表8字節用來保存數組本身的內存大小。

現在我們進入到add()里面看他們具體如何實現的,如下代碼:

public boolean add(E e) {
    
    ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
  }

  》ensureCapacityInternal(size + 1):這個方法意為“確保內部變量”,什么意思呢?他是用來判斷當前數組的容量是否足夠,不足就擴容;等下我們會進入這個方法來看他如何具體實現的,size表示當前還未添加新元素前的數組有效元素個數,而size+1表示傳入當前數組的最小容量(有效長度)
  》elementData[size++] = e:這段語句意思是給數組做賦值操作,簡單說就是給數組添加元素;比如說當前數組已經有3個元素了,那現在再添加一個元素a,則這一步為elementData[3]=a;

  》return true:代表添加成功;

現在我們就進入到ensureCapacityInternal(),如下代碼:

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
  }

這里面涉及兩個方法ensureExplicitCapacity()和calculateCapacity():

  》calculateCapacity():計算容量,它用來計算當前的數組所需的最小容量minCapacity, 你可以理解為當前數組的有效長度;源碼如下:

private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {    //若傳入的是個空數組,則返回的是最小容量 是 默認容量(10) 和 當前最小容量(0)之間的最大值
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
      return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    return minCapacity;
  }

PS:第一次添加元素時calculateCapacity返回的最小容量minCapacity是10,從第二次開始minCapacity為2,第三次為3,依次類推..在這里第一次返回10大家不要糾結它的意義,重點在第二次及之后表示的意思

  》ensureExplicitCapacity():判斷是否需要擴容;查看它的源碼:

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

    // overflow-conscious code當最小容量大于當前的數組大小時
    if (minCapacity - elementData.length > 0)      //計算擴容后的數組大小
      grow(minCapacity);
  }

我們第一次list.add(),最小容量minCapacity是10,elementData.length長度為0,所以條件成立,進入grow()(第二次minCapacity是2,elementData.length為10,條件不成立就不再擴容了;當第11次時,11>10,又可以擴容了)

private void grow(int minCapacity) {
    // 得到當前數組的大小,即老數組大小
    int oldCapacity = elementData.length;
    //將舊數組大小+舊數組/2,即舊數組的1.5倍是新數組的大?。ㄏ炔灰谝?gt;>1的意思,你只要知道oldCapacity >> 1表示oldCapacity/2就行)
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    //如果擴容后的是數組大小還是小于最小所需容量,直接讓minCapacity賦值到新容量
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
      newCapacity = minCapacity;
    //若新容量大小大于數組長度的最大預設值;由于擴容后是原數組的1.5倍,則非常有可能會溢出這個預設值
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
      newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
    //上面都是為了確定最終的新容量的大小,這個方法是真正的擴容實現
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
  }

相信大家這上面大部分都能夠理解,可能就一個地方不太清楚:當newCapacity > MAX_ARRAY_SIZE(新容量大于預設值較特殊的情況,一般數組長度不會擴容到這么大)時調用hugeCapacity有啥用?我們看下hugeCapacity()的源碼:

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
    //若最小容量小于0的情況,拋出異常
    if (minCapacity < 0) // overflow
      throw new OutOfMemoryError();
    //若最小容量>最大預設值,返回Integer.Max_VALUE,否則是MAX_ARRAY_SIZE(Integer.Max_VALUE-8)
    return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) &#63;
      Integer.MAX_VALUE :
      MAX_ARRAY_SIZE;
  }

hugeCapacity()是用來限制新容量的大小的,是不能超出Integer.MAX_VALUE值的,最后說一點,數組的最大長度并不是MAX_ARRAY_SIZE,而是Integer.MAX_VALUE?!稟rrays.copyOf(elementData, newCapacity),

看完上述內容,你們掌握ArrayList擴容機制的方法了嗎?如果還想學到更多技能或想了解更多相關內容,歡迎關注億速云行業資訊頻道,感謝各位的閱讀!

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