不同JDK版本ArrayList 容量扩充问题

这篇博客探讨了在不同JDK版本中ArrayList的容量扩充机制。在JDK1.6及以前,当ArrayList达到默认容量10或指定容量后,会按1.5倍增长。而在JDK1.7及以后版本,扩容算法变为原容量加原容量的一半,即增长1.5倍。这种扩容策略影响了内存分配和性能。

ArrayList就是动态数组,也是一个对象。创建一个ArrayList对象,该对象存放在堆内存中,且是一个内存连续的内存区域。随着向ArrayList中不断添加元素,其容量也自动增长。自动增长会带来数据向新数组的重新拷贝。

ArrayList的底层是由一个Object[]数组构成的,而这个Object[]数组,默认的长度是10,所以有的文章会说ArrayList长度容量为10。

不同JdK版本ArrayList 扩容机制不同

<think>好的,我现在需要回答用户关于Java中HashMap、ArrayList和HashSet的初始化容量扩容机制问题。首先,我需要回忆这些数据结构的基本知识,然后结合之前的引用内容,整理出正确的信息。 用户的问题明确,要了解这三个类的初始化长度和扩容原理。首先,我应该分别对每个类进行说明,确保结构清晰。 对于ArrayList,我记得它的默认初始容量是10。当元素数量超过当前容量时,会进行扩容扩容通常是增加50%,即新容量是旧容量的1.5倍。例如,10变成15,15变成22,以此类推。不过,用户可能想知道具体的实现细节,比如是否总是严格1.5倍,或者是否有特殊情况。需要确认源码中的实现方式,可能涉及Arrays.copyOf和计算新容量的方法。 接下来是HashMap。在Java 8中,HashMap的默认初始容量是16,负载因子是0.75。当元素数量超过容量乘以负载因子时,会触发扩容容量变为原来的两倍。例如,16变成32。需要注意的是,当链表长度超过8时,会转为红黑树,这可能影响扩容机制,但扩容本身还是容量翻倍。另外,初始容量如果不是2的幂,HashMap会调整到最近的较大的2的幂,比如传入10,实际初始容量是16。 然后是HashSet。根据之前的引用,HashSet底层是基于HashMap实现的,所以它的初始容量应该和HashMap一致,也就是16,负载因子0.75。当元素数量超过容量乘以负载因子时,扩容到原来的两倍。每次添加元素时,实际上是向HashMap中添加一个键值对,其中值是一个固定的Object对象,比如PRESENT。因此,HashSet的扩容机制完全依赖于HashMap的实现。 现在需要检查引用内容是否符合这些知识点。引用1提到HashSet底层基于HashMap,方法调用直接使用HashMap的方法,这支持了HashSet的扩容机制和HashMap一致的观点。引用2提到HashSet的扩容机制和HashMap一样,初始16,负载因子0.75,这也与我的记忆一致。 接下来需要确认是否有其他细节需要注意,比如ArrayList扩容是否在添加元素时每次检查,或者是否有其他优化。例如,当使用addAll添加多个元素时,ArrayList可能会一次性扩容到足够的容量,而不是多次扩容。这一点可能需要提及。 另外,用户可能对扩容的具体触发条件感兴趣。例如,ArrayList在添加元素时,如果当前size + 1超过数组长度,则扩容。而HashMap是在size超过threshold(容量*负载因子)时扩容,并且在Java 8中,当链表转为红黑树时,如果容量小于64,会优先扩容而不是转换结构。 需要确保每个类的初始化容量扩容触发条件和扩容后的新容量都解释清楚。可能还需要提到构造方法中可以指定初始容量,比如ArrayList可以指定初始大小,HashMap可以指定初始容量和负载因子,而HashSet的构造方法同样可以传递这些参数,因为底层是HashMap。 总结回答结构,应该分三个部分,每个类单独一个小标题,分别说明初始化容量扩容机制,并引用相关的引用内容支持。同时,在相关问题部分,生成与扩容机制、性能影响、设计选择相关的问题,帮助用户进一步学习。 最后,检查是否有遗漏或错误,比如是否HashSet的初始容量确实是16,或者是否有其他版本的差异。例如,在较旧的Java版本中,这些类的实现是否有变化,但用户的问题可能默认是针对主流版本Java 8及以上,所以应以此为准。</think>### Java集合框架初始化容量扩容原理详解 #### 一、ArrayList **初始化容量** - 默认初始容量为$10$(空构造方法创建时数组长度为$0$,首次添加元素时扩容到$10$) - 可通过构造方法`ArrayList(int initialCapacity)`指定初始容量 **扩容机制** 1. 当添加元素时发现当前数组已满($size == elementData.length$),触发扩容 2. 新容量计算公式: $$ newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity \gg 1) $$ 即新容量 = 旧容量 × $1.5$(例如$10 → 15 → 22 → 33$) 3. 若计算值仍不足需求,则直接采用需求容量 4. 最终通过`Arrays.copyOf()`实现数组复制 > 源码示例(JDK17): > ```java > private int newCapacity(int minCapacity) { > int oldCapacity = elementData.length; > int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); > return (newCapacity - minCapacity <= 0) ? minCapacity : newCapacity; > } > ``` --- #### 二、HashMap **初始化容量** - 默认初始容量为$16$,负载因子$0.75$ - 可通过构造方法指定初始容量和负载因子 - 实际初始容量会自动调整为**大于等于指定值的最小2的幂**(如指定$10$则实际为$16$) **扩容机制** 1. 触发条件:$size > threshold$(阈值$threshold = capacity \times loadFactor$) 2. 新容量为旧容量的$2$倍(例如$16 → 32 → 64$) 3. 重新计算所有节点的存储位置: $$ newIndex = (table.length - 1) \& hash $$ 4. Java 8优化:链表长度≥$8$且数组长度≥$64$时转换为红黑树 --- #### 三、HashSet **初始化容量** - 底层基于HashMap实现,默认初始容量$16$(同HashMap) - 通过构造方法`HashSet(int initialCapacity)`指定初始容量 **扩容机制** - 完全复用HashMap的扩容机制 - 元素存储原理: $$ add(element) → map.put(element, PRESENT) $$ 其中$PRESENT$是固定占位对象[^1] - 扩容触发条件与HashMap相同($size > capacity \times 0.75$时容量翻倍)[^2] --- ### 性能对比表 | 集合类型 | 初始容量 | 扩容系数 | 扩容触发条件 | 时间复杂度 | |----------------|----------|----------|-------------------------|------------------| | ArrayList | 10 | ×1.5 | size == capacity | 均摊$O(1)$ | | HashMap | 16 | ×2 | size > capacity×0.75 | 链表$O(1)/O(n)$ | | HashSet | 16 | ×2 | size > capacity×0.75 | 同HashMap | ---
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