ArrayList和HashMap扩容机制分析

ArrayList的扩容机制

1. List中的成员变量和方法

默认的初始容量大小

private static final int DEFAULT_CAPACITY  = 10

保存元素的数组

transient Object[] elementData		

默认的初始化空数组存储

private static final Object [] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA={}

默认空参数构造器

/**
 * 默认构造函数，使用初始容量10构造一个空列表(无参数构造)
 */
public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

2.ADD方法

private boolean add(E e){
	//添加元素之前，确认内部数组的容量
	ensureCapacityInternal(size+1);
	//添加元素
	elementData[size++]=e;
	return true;	
}

// 根据给定的最小容量和当前数组元素来计算所需容量。
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
    // 如果当前数组元素为空数组（初始情况），返回默认容量和最小容量中的较大值作为所需容量
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    // 否则直接返回最小容量
    return minCapacity;
}

// 确保内部容量达到指定的最小容量。
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {//minCapacity 中时间传进来的数据是Size+1
    ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}

在ensureExplicitCapacity方法中进行内部扩容

//判断是否需要扩容
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
    //判断当前数组容量是否足以存储minCapacity个元素
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        //调用grow方法进行扩容
        grow(minCapacity);
}

3. 扩容机制分析

我们现在以添加一个元素的过程来分析ArrayList 的扩容机制，首先new ArrayList<>(),这个时间，调用了无参构造器，所以当前elementData 的数值是DefaultCapacity_EMPTY_ELEMEMTDATA ,他是一个空数组。

添加一个数字1，调用add （E e） 方法，再去调用 ensureCapacityInternal（size+1） size+1=1，内部调用ensureExeplicitCapacity方法，在次调用caculateCapacity方法中，因为是第一次插入元素，所以elementData是默认的空数组，也就是DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，所以返回的长度是两个DEFAULT_CAPACITY和minCapacity中最大的一个，也就是10（DEFAULT_CAPACITY）。

然后再来看当前的ensreExepliciCapacity（）方法，他的参数是minCapacity，由CaculateCapacity方法返回的数值是10，在当前方法中判断其中min 》 size，进行扩容。

再来看看grow 方法，

• 添加第一个元素，现在的elementData 是 默认的空数组，所以返回的长度是Math.max(Default_Capacity(10),minCapacity(1));然后再Exeplicit 方法中，minCapacity- elementData.length > 0 ,进行扩容。
• 添加第二个元素，catulateCapacity 方法返回的是 1，因为elementData 已经不是默认的空数组了，再进入ExeplicitCapacity 方法中，min- element > 0 不成立，就不去执行grow 方法。
• 添加到11 个元素的时间，ExeplicitCapacity，进行扩容方法。扩大为原来的1.5 倍数，

/**
 * 要分配的最大数组大小
 */
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

/**
 * ArrayList扩容的核心方法。
 */
private void grow(int minCapacity) {
    // oldCapacity为旧容量，newCapacity为新容量
    int oldCapacity = elementData.length;
    // 将oldCapacity 右移一位，其效果相当于oldCapacity /2，
    // 我们知道位运算的速度远远快于整除运算，整句运算式的结果就是将新容量更新为旧容量的1.5倍，
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

    // 然后检查新容量是否大于最小需要容量，若还是小于最小需要容量，那么就把最小需要容量当作数组的新容量，
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;

    // 如果新容量大于 MAX_ARRAY_SIZE,进入(执行) `hugeCapacity()` 方法来比较 minCapacity 和 MAX_ARRAY_SIZE，
    // 如果minCapacity大于最大容量，则新容量则为`Integer.MAX_VALUE`，否则，新容量大小则为 MAX_ARRAY_SIZE 即为 `Integer.MAX_VALUE - 8`。
    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);
}

HashMap 中put 方法分析