ArrayList如果批量增加超过1.5倍怎么办

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于 2024-11-15 07:30:00 发布

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分类专栏： java 文章标签： python java 开发语言

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ArrayList如果批量增加超过1.5倍怎么办

引言

在Java编程中，ArrayList是一个非常常用的集合类，用于存储和操作一组对象。ArrayList的底层实现是一个动态数组，它可以根据需要自动扩容。通常情况下，ArrayList的扩容因子是1.5倍（在Java 8及之前的版本中是1.5倍，在Java 9及之后的版本中是2倍）。然而，在某些情况下，批量增加的元素数量可能超过当前容量的1.5倍，这时ArrayList会如何处理呢？本文将深入探讨这个问题，帮助你更好地理解和应用ArrayList的扩容策略。

前置知识

在深入了解ArrayList的扩容策略之前，你需要掌握以下几个基本概念：

集合框架（Collection Framework）：Java的集合框架是一组用于存储和操作对象的类和接口。常见的集合类包括ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap等。
动态数组（Dynamic Array）：动态数组是一种可以根据需要自动调整大小的数组。ArrayList的底层实现就是一个动态数组。
扩容（Resize）：扩容是指在数组容量不足时，自动增加数组的容量，以容纳更多的元素。

`ArrayList`的扩容策略

1. 默认扩容因子

ArrayList的默认扩容因子是1.5倍（在Java 8及之前的版本中是1.5倍，在Java 9及之后的版本中是2倍）。这意味着每次扩容时，新数组的容量是原数组容量的1.5倍。

private void grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 新容量为原容量的1.5倍
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

代码解释：

int oldCapacity = elementData.length：获取原数组的容量。
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)：计算新数组的容量，新容量为原容量的1.5倍。
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity)：创建新数组，并将原数组中的元素复制到新数组中。

2. 批量增加超过1.5倍的情况

在某些情况下，批量增加的元素数量可能超过当前容量的1.5倍。例如，当你调用addAll方法批量添加元素时，如果添加的元素数量超过当前容量的1.5倍，ArrayList会如何处理呢？

示例：批量增加超过1.5倍

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;

public class ArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>(10);
        list.addAll(Arrays.asList("Element 1", "Element 2", "Element 3", "Element 4", "Element 5", "Element 6", "Element 7", "Element 8", "Element 9", "Element 10", "Element 11", "Element 12", "Element 13", "Element 14", "Element 15", "Element 16", "Element 17", "Element 18", "Element 19", "Element 20"));
        System.out.println("List size: " + list.size());
    }
}

代码解释：

ArrayList<String> list = new ArrayList<>(10)：创建一个ArrayList对象，指定初始容量为10。
list.addAll(Arrays.asList(...))：批量添加20个元素到ArrayList中，超过当前容量的1.5倍。
System.out.println("List size: " + list.size())：输出ArrayList的大小。

3. 扩容策略的调整

当批量增加的元素数量超过当前容量的1.5倍时，ArrayList会根据需要调整扩容策略。具体来说，ArrayList会计算出新的容量，确保新容量能够容纳所有元素。

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

private void grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 新容量为原容量的1.5倍
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

代码解释：

ensureCapacityInternal(int minCapacity)：确保内部容量足够，如果不足则调用ensureExplicitCapacity方法。
ensureExplicitCapacity(int minCapacity)：确保显式容量足够，如果不足则调用grow方法。
grow(int minCapacity)：扩容数组，确保新容量能够容纳所有元素。

4. 实际扩容过程

当批量增加的元素数量超过当前容量的1.5倍时，ArrayList会根据以下步骤进行扩容：

计算最小容量：计算出能够容纳所有元素的最小容量。
调整扩容因子：如果最小容量超过当前容量的1.5倍，ArrayList会直接使用最小容量作为新容量，而不是使用1.5倍的扩容因子。
创建新数组：创建一个新的数组，新数组的容量为计算出的最小容量。
复制元素：将原数组中的元素复制到新数组中。
替换数组：将新数组替换原数组，完成扩容。

总结

ArrayList的扩容策略是Java集合框架中一个重要的特性，它允许ArrayList在容量不足时自动增加数组的容量，以容纳更多的元素。通常情况下，ArrayList的扩容因子是1.5倍（在Java 8及之前的版本中是1.5倍，在Java 9及之后的版本中是2倍）。然而，在批量增加的元素数量超过当前容量的1.5倍时，ArrayList会根据需要调整扩容策略，确保新容量能够容纳所有元素。

掌握ArrayList的扩容策略，不仅能够提升你的代码质量，还能让你在处理动态数组时更加得心应手。希望本文能帮助你在实际项目中更好地应用ArrayList的扩容策略，提升你的技术水平。

如果你有任何问题或需要进一步的帮助，欢迎在评论区留言，我会尽力为你解答。