ArrayList底层原理解析

原文地址: https://jygod.github.io/2018/04/15/ArrayList%E5%BA%95%E5%B1%82%E5%8E%9F%E7%90%86%E8%A7%A3%E6%9E%90/

初始化

List<Person> list = new ArrayList<Person>(); 进行初始化的时候,我们来分析具体是一个怎么样的过程。

    /**
     * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
     * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
     * first element is added.
     */
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; 


    /**
     * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
     */
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

这个elementData 就是ArrayList中所存的元素,底层是一个数组。执行初始化语句的时候,默认引用了一个static的数组,这个数组在编译的时候被放入常量池,且大小始终为0。

为什么会有这样的设计呢?假如你不停的创建新的ArrayList,理论上就会在堆内存里面不停地开辟新的空间,而且new了新的ArrayList之后如果暂时不使用的话,岂不是会占用很多空间么?所以为了解决这个问题,初始化ArrayList的时候都会首先将其指向常量池中的一个长度为0的数组,这样的话,无论你new多少个没用的ArrayList,他们的引用都会指向着一个常量池中的数组。

然后进行 list.add(new Person("jy", 18)); 对list进行添加元素。

添加元素

我们来看一下add()方法的源码:

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

其中,size表示的是这个ArrayList的element个数。我们先来看看 ensureCapacityInternal(size + 1); 是在干什么。

   
 /**
  * Default initial capacity.
  */   
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; 

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

此时elementData还没有任何元素,是个空的数组。所以在像ArrayList中添加第一个元素时,minCapacity的值为10。接着再来看看 ensureExplicitCapacity(minCapacity);

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

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

这里进行了一个判断,当最小需要的容量(minCapacity)大于当前数组长度时,就进行 grow() 操作,当然我们可以猜到,这个 grow() 方法就是扩容的操作。

扩容

我们来看一看grow() 的源码:

/**
     * 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;
        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:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

这里,oldCapacity的值为原数组的长度。int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); 相当于 newCapacity = oldCapacity + oldCapacity / 2,使用移位运算效率高一些~

此时我们的 minCapacity = 10,oldCapacity = 0,newCapacity = 0,所以有 newCapacity - minCapacity < 0 ,因此, newCapacity = minCapacity=10。

最后执行 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); 将elemtData数组的长度增加到10。

这里大致对ArrayList的底层原理做了个简单的分析,ArrayList的源码挺简单,就不进行每一句的分析了~其他部分看看就能明白了。

    原文作者:JYGod丶
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/8e2598b81b46
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