ArrayList底层实现原理

ArrayList源码分析

1.JDK 1.7之前
当new一个ArrayList时，调用构造方法将集合初始化长度为10，创建的是一个类型为Object[]的数组elementDate
如果添加数据导致底层elementData数组容量不够，则扩容
默认情况下，数组扩容为原来的1.5倍，同时将原有数组中的数据复制到新的数组中
建议：使用带参的构造器ArrayList list = new ArrayList(int capacity)来避免扩容的问题，扩容会比较耗时
下面是带参的构造器

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);
        }
    }

2.JDK1.8以后
首先将数组声明为空

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

随后在添加数据时初始化数组的大小,size是当前数组的大小，这个ensureCapacityInternal()是干嘛的呢？就是把当前数组长度+1传给minCapacity这个变量，表示添加元素后数组长度+1，并且用minCapacity去计算是否需要扩容，让我们进入calculateCapacity()函数看看如何判断是否需要扩容

private int size;
public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }

calculateCapacity ()函数返回一个int变量表示计算后得出的数组扩容的长度，如果当前数组是空，那么返回MAX(默认初始化长度10,当前数组长度+1)的最大值，这个看起来好像只有在数组为空的情况下才执行呀，那数组长度为空长度为0什么时候才能返回minCapacity而不是DEFAULT_CAPACITY呢？这时候就要看你是否用了带参的构造器了，如果你初始化长度>10，那么你返回的就是你初始化后的长度。

private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        return minCapacity;
    }

接下来看看如何扩容，可以看到，当计算后长度大于数组的长度时才进行扩容，这种情况一般是当你初始化空间用完了并继续添加的时候，或者扩容后的空间用完了继续添加的时候才进入grow()扩容。
如何扩容呢？

• int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//新的容量为数组长度的1.5倍
• 如果新长度还比当前数组+1的长度小，那么新长度就是当前数组长度+1(默认现在是初始化空间用完的情况)
• 如果新长度比MAX_ARRAY_SIZE大，那么新长度是MAX_ARRAY_SIZE或者Integer.MAX_VALUE ，在minCapacity<0的情况下，意思是添加元素没有超过INT类型的最大值的上限

private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
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);
    }
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

总结:可以看到JDK1.8后延迟了数组的创建，节省了内存的空间，类似于单例模式的懒汉式，而1.7类似于单例模式的饿汉式