ArrayList 和 HashMap 的默认大小

面试官提问：

你知道 ArrayList 和 HashMap 的默认初始大小是多少吗？为什么是这个值？

标准回答：

• ArrayList 的默认初始大小是 10。

• HashMap 的默认初始大小是 16，负载因子为 0.75。

1. ArrayList 默认大小及扩容机制

ArrayList 默认初始容量是 10，这一默认值在 JDK 1.8 之前是创建时分配的，而在 JDK 1.8 及以后，ArrayList 在第一次 add() 操作时才会初始化容量。

扩容机制：

当 ArrayList 需要扩容时，容量会增加到 原来的 1.5 倍（即 oldCapacity + (oldCapacity >> 1)）。

示例代码：

import java.util.ArrayList;
import java.lang.reflect.Field;

public class ArrayListSizeTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1); // 触发初始化

        // 反射查看 ArrayList 的容量
        Field field = ArrayList.class.getDeclaredField("elementData");
        field.setAccessible(true);
        Object[] array = (Object[]) field.get(list);
        System.out.println("ArrayList 默认初始大小: " + array.length); // 输出 10
    }
}

面试官可能的深入问题：

1. 为什么 ArrayList 选择 10 作为默认大小？

   • 主要是一个经验值，平衡了空间和性能，避免小数据量时的频繁扩容。

2. ArrayList 扩容后，会发生什么？

   • 旧数据会被拷贝到新的数组中，这个过程开销较大，所以建议在创建 ArrayList 时，预估所需容量，使用 new ArrayList<>(size) 指定初始大小。

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2. HashMap 默认大小及扩容机制

HashMap 的默认初始大小是 16，默认负载因子是 0.75。

扩容机制：

• HashMap 的容量始终是 2 的幂，这样可以更高效地利用 按位与运算 (&) 来计算索引。

• 当键值对数量超过 capacity * loadFactor 时，HashMap 触发扩容。

• 扩容规则：容量翻倍（变为 oldCapacity * 2），并重新计算每个元素的位置。

示例代码：

import java.util.HashMap;
import java.lang.reflect.Field;

public class HashMapSizeTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "one"); // 触发初始化

        // 反射获取 HashMap 的容量
        Field tableField = HashMap.class.getDeclaredField("table");
        tableField.setAccessible(true);
        Object[] table = (Object[]) tableField.get(map);
        System.out.println("HashMap 默认初始大小: " + table.length); // 输出 16
    }
}

面试官可能的深入问题：

1. 为什么 HashMap 默认初始大小是 16？

   • 选择 2 的幂次方（如 16、32、64）可以优化 取模运算，提高存取效率。

2. 为什么 HashMap 采用 0.75 作为默认负载因子？

   • 0.75 是时间和空间效率的一个折中值，既减少了碰撞，又避免了频繁扩容。

3. HashMap 何时扩容？

   • 当存储的元素个数超过 capacity * loadFactor 时，HashMap 触发扩容（默认 16 * 0.75 = 12）。

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3. ArrayList 和 HashMap 的扩容对比

数据结构	默认大小	负载因子	触发扩容的条件	扩容方式
ArrayList	10	N/A	元素个数超过当前容量	1.5 倍增长
HashMap	16	0.75	存储元素个数超过 capacity * loadFactor	容量翻倍

总结：

• ArrayList 适用于 有序存储、频繁随机访问 的场景，建议指定初始容量减少扩容成本。

• HashMap 适用于 键值对存储，默认容量为 16，负载因子 0.75，扩容时翻倍，保证查找效率。

• 扩容操作会有 性能开销，应尽量 提前估算并设置合适的初始大小，避免不必要的扩容。

如果面试官深入追问，你可以结合实际应用场景说明如何优化这两种数据结构的性能！

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