一文看懂ArrayList的自动扩容

1.基本原理

在我们日常开发中，ArrayList 是最常用的一种集合。我们都知道ArrayList的底层是基于数组来实现的，那么，

对于数组呢，我们都不陌生：数组是同一数据类型的集合，一旦创建后，大小就不可变。也就是说长度是固定的。

在ArrayList 中，若我们把数组大小设置为20，往ArrayList里面插入数据，当元素超过20之后，就会有一个数组的扩容。

会新建一个更大的数组。然后把以前的数组拷贝到新的数组里面去。这儿的数组扩容和元素拷贝，就会相对慢一些。

因此，ArrayList有以下缺点：

缺点一：频繁的往ArrayList里面插入数据，会导致它频繁的数组扩容，这样会影响性能。

缺点二：对于数组，我们都知道，当你往数组的中间插入元素的时候，会让新插入元素位置的后面的元素全部往后挪动一位。

所以，往ArrayList中间插入数据的时候，性能较差，因为会导致新增元素后面元素的移动。

再简单说一下数组，计算机会给数组分配连续的内存空间，这块内存有一个首地址，我们访问数组的某个元素的时候，会通过一个寻址公式

来计算存储的地址，公式：arr[i]_address = base_address + i * data_type_size(arr[i] 首地址 = 数组内存块首地址 + 数据类型大小 * i ，其中i为偏移量。)

baseaddress：内存块的首地址。datatype_size：数组中每个元素的大小，比如每个元素大小是4个字节。所以，数组根据下标随机访问的时间复杂度是O(1)。

了解了数组随机访问元素的机制后，ArrayList的优点就出来了：

ArrayList基于数组实现的，随机读性能很高，如：list.get(1). 数组可以直接通过内存地址访问元素，所以ArrayList也可以基于底层数组，直接根据内存地址访问元素。

2.什么时候用ArrayList呢？

当我们不会频繁的插入元素，不会导致频繁的元素的位置移动，数组扩容。比如说，有一批数据，查询出来灌入ArrayList中，后续不会频繁插入元素，主要遍历这个集合。或者通过索引随机读取某个元素，

这种情况下使用ArrayList是很合适的。

ArrayList还有一个主要的功能，就是它里面的元素是有顺序的，比如大量业务中的列表，都有排序。我们拿到整理好的排序的数据之后，可以直接按照顺序灌入ArrayList中。

3.ArrayList核心方法

我们看一下ArrayList的源码。

默认的构造函数，直接初始化一个ArrayList实例的话，内部是一个默认的空数组。并且默认的初始化数组的大小的值，为10。

在平常的开发中，一般来说，在你可以推测出数据数量的话，尽可能不要去使用这个默认的构造函数。因为你使用ArrayList的话，基本上来说就是默认它不会太平凡的往

里面插入、移除元素的操作。

所有，构造ArrayList的时候，给一个比较靠谱的初始化数组的大小的值。比如说给100，这样可以避免数组太小，导致数组不断的扩容。

4.add()源码

看以上源码，我们每次往ArrayList中塞入数据的时候，都会判断一下，当前数据的元素是否塞满了，如果塞满的话，此时就会扩容这个数据，让后将老数组的元素拷贝到新的数组中去。

确保数组一定是可以插入更多的元素。

5.ArrayList数组扩容以及元素拷贝

从上面我们知道，若我们使用的是默认数组的大小，也就是10，如果我们已经往数组里面插入了10个元素了，那么现在数组的size=10 ,capacity=10,

此时调通add()，再插入一个元素，也就是插入第11个元素，那么肯定是插入不进去的。 要插入第11个元素，就会对数组进行扩容。

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
其中，oldCapacity=10

oldCapacity + (oldCapacity >> 1 =5

newCapacity=15

数组扩容的时候，old数组的大小+old数组的大小>>1 就得到新的数组大小。
elementData = Arrays.copyOf(elementData,newCapacity(minCapacity))，
实现了数组元素的拷贝。