Java中的List的容量设置

本文详细介绍了Java中ArrayList的工作原理,特别是其容量管理机制。探讨了默认及自定义初始容量的设定方式,以及容量如何随元素增加而自动扩展。通过具体公式说明了容量扩展的具体策略。

List接口的大小为可变数组的实现。实现了所有可选列表操作,并允许包括 null 在内的所有元素。

ArrayList继承于List接口,除继承过来的方法外,还提供一些方法来操作内部用来存储列表的数组的大小
每个ArrayList实例都有一个容量。该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。它总是且至少等于列表的大小。

随着向ArrayList中不断添加元素,其容量也自动增长。并未指定增长策略的细节,因为这不只是添加元素会带来分摊固定时间开销那样简单。

 

一般情况下,使用ArrayList时候会像这样进行声明:


List arrayList = new ArrayList();

如果像上面这样使用默认的构造方法,初始容量被设置为10。

当ArrayList中的元素超过10个以后,会重新分配内存空间,使数组的大小增长到16。
可以通过调试看到动态增长的数量变化:10->16->25->38->58->88->...

 

也可以使用下面的方式进行声明:


List arrayList = new ArrayList(4);


将ArrayList的默认容量设置为4。当ArrayList中的元素超过4个以后,会重新分配内存空间,使数组的大小增长到7。
可以通过调试看到动态增长的数量变化:4->7->11->17->26->...

 

那么容量变化的规则是什么呢?请看下面的公式:


((旧容量 * 3) / 2) + 1
注:这点与C#语言是不同的,C#当中的算法很简单,是翻倍。

 

一旦容量发生变化,就要带来额外的内存开销,和时间上的开销。
所以,在已经知道容量大小的情况下,推荐使用下面方式进行声明:
List arrayList = new ArrayList(CAPACITY_SIZE);
即指定默认容量大小的方式。

Java 中,初始化 `List` 时指定初始容量是一个常见的优化手段,尤其是在已知元素数量的情况下,可以减少动态扩容带来的性能开销。 Java 中最常用的 `List` 实现类是 `ArrayList`,它提供了一个构造方法允许在初始化时指定容量。可以通过以下方式实现: ```java List<String> list = new ArrayList<>(initialCapacity); ``` 其中 `initialCapacity` 是希望指定的初始容量值。此构造方法会创建一个内部数组 `elementData`,其长度等于指定的初始容量。例如,如果指定初始容量为 `10`,则内部数组会初始化为长度为 `10` 的数组。 如果添加的元素数量超过初始容量,`ArrayList` 会自动扩容。扩容机制是通过 `grow` 方法实现的,其主要逻辑是将当前容量增加 50%(即 `oldCapacity + (oldCapacity >> 1)`),如果仍无法满足需求,则直接扩容到所需的最小容量 [^1]。 以下是一个具体的代码示例: ```java import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class ListInitializationExample { public static void main(String[] args) { int initialCapacity = 10; List<String> list = new ArrayList<>(initialCapacity); // 添加元素到列表 for (int i = 0; i < 15; i++) { list.add("Item " + i); } // 输出列表内容 System.out.println("List size: " + list.size()); } } ``` 在上述代码中,`ArrayList` 被初始化为容量 10。当添加的元素数量超过 10 时,列表会自动扩容以容纳更多元素。 需要注意的是,如果初始化时未指定容量,默认容量为 `10`,但在添加第一个元素时才会实际分配内部数组空间。 ### 总结 通过构造方法 `new ArrayList<>(initialCapacity)`,可以在初始化 `List` 时指定容量,从而优化内存分配和减少扩容次数。
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