ArrayList 的扩容机制

ArrayList扩容的本质就是计算出新的扩容数组的size后实例化，并将原有数组内容复制到新数组中去。默认情况下，新的容量会是原容量的1.5倍。以JDK1.8为例说明

ArrayList的构造方法有三种：

第一个构造方法用来返回一个初始容量为10的数组

在初始化容器的时候，会创建一个的空数组

第二个用来生成一个带数据的ArrayList这边不再赘述

当我们带一个集合类创建的时候，会进行判断数组的长度，是不是等于0，不等于0的话，就会复制这个集合的数组给当前ArrayList的数组，否则当前给一个空数组

第三个构造方法就是自定义初始容量。下面我将根据默认的构造方法来展开下文。

创建用户自定义长度的数组

ArrayList扩容的核心从ensureCapacityInternal方法说起。可以看到前面介绍成员变量的提到的ArrayList有两个默认的空数组：

**DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA：**是用来使用默认构造方法时候返回的空数组。如果第一次添加数据的话那么数组扩容长度为DEFAULT_CAPACITY=10。

**EMPTY_ELEMENTDATA：**出现在需要用到空数组的地方，其中一处就是使用自定义初始容量构造方法时候如果你指定初始容量为0的时候就会返回。

下面ArrayList的add方法

public void add(int index, E element) {
    rangeCheckForAdd(index);

    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                     size - index);
    elementData[index] = element;
    size++;
}

rangeCheckForAdd方法就是Java 判断当前下标是否合格

private void rangeCheckForAdd(int index) {
    if (index > size || index < 0)
        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}

通过ensureCapacityInternal方法进行扩容

**calculateCapacity方法：**判断当前数组是否是默认构造方法生成的空数组，如果是的话minCapacity=10反之则根据原来的值传入下一个方法去完成下一步的扩容判断

**ensureExplicitCapacity方法：**可以看到如果修改后的数组容量大于当前的数组长度那么就需要调用grow进行扩容，反之则不需要

    //判断当前数组是否是默认构造方法生成的空数组，如果是的话minCapacity=10反之则根据原来的值传入下一个方法去完成下一步的扩容判断
    private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        return minCapacity;
    }
    //minCapacitt表示修改后的数组容量，minCapacity = size + 1 
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        //判断看看是否需要扩容
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }

    可以看到如果修改后的数组容量大于当前的数组长度那么就需要调用grow进行扩容，反之则不需要
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

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

最后看下ArrayList扩容的核心方法grow()，下面将针对三种情况对该方法进行解析：

当前数组是由默认构造方法生成的空数组并且第一次添加数据。此时minCapacity等于默认的容量（10）那么根据下面逻辑可以看到最后数组的容量会从0扩容成10。而后的数组扩容才是按照当前容量的1.5倍进行扩容；
当前数组是由自定义初始容量构造方法创建并且指定初始容量为0。此时minCapacity等于1那么根据下面逻辑可以看到最后数组的容量会从0变成1。这边可以看到一个严重的问题，一旦我们执行了初始容量为0，那么根据下面的算法前四次扩容每次都 +1，在第5次添加数据进行扩容的时候才是按照当前容量的1.5倍进行扩容。
当扩容量（newCapacity）大于ArrayList数组定义的最大值后会调用hugeCapacity来进行判断。如果minCapacity已经大于Integer的最大值（溢出为负数）那么抛出OutOfMemoryError（内存溢出）否则的话根据与MAX_ARRAY_SIZE的比较情况确定是返回Integer最大值还是MAX_ARRAY_SIZE。这边也可以看到ArrayList允许的最大容量就是Integer的最大值（-2的31次方~2的31次方减1）。

//ArrayList扩容的核心方法，此方法用来决定扩容量
    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;
}