ArrayList的自动扩充机制实例解析

下面我将详细讲解 “ArrayList的自动扩充机制实例解析”的完整攻略。

什么是ArrayList

ArrayList是一个动态数组，可以随时添加、删除和修改元素。它实现了List接口，继承了AbstractList抽象类。由于它可以自动扩充容量，因此通常比静态数组更加方便易用。

ArrayList的自动扩充机制

当ArrayList添加元素时，若发现容量不足，ArrayList会自动扩充容量，以容纳更多的元素。默认情况下，ArrayList会将容量扩充为原来的1.5倍。

以下是ArrayList自动扩充机制的核心代码：

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    // 判断当前容量是否不足
    if (minCapacity - elementData.length > 0) {
        // 计算新容量值，增加原容量1.5倍
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        // 如果新容量还是不足，就直接使用minCapacity
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        // 复制旧数组到新数组
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
}

它的执行流程如下：

• 判断当前容量是否不足，若不足则进行扩充
• 计算新容量值，增加原容量的1.5倍
• 如果新容量还是不足，就直接使用minCapacity
• 复制旧数组到新数组，并将新数组赋值给ArrayList对象

ArrayList自动扩充机制的实例解析

假设我们在创建ArrayList时，使用了无参构造函数创建了一个初始容量为10的ArrayList对象，现在我们需要向其中添加100个元素，请看下面的示例代码：

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个初始容量为10的ArrayList对象
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        // 向ArrayList对象中添加100个元素
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            list.add(i);
        }
    }
}

上面的代码中，我们使用了ArrayList的add方法，向列表中添加100个元素。由于原来的容量只有10，因此在添加第11个元素时，ArrayList就会触发自动扩充机制。

按照上面的自动扩充机制描述，我们可以对代码中的ensureCapacityInternal方法进行调试，查看ArrayList对象实际发生了哪些改变。具体来说，我们可以在该方法中添加一些输出语句，以便观察ArrayList对象的容量和元素变化。修改后的代码如下：

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    // 判断当前容量是否不足
    if (minCapacity - elementData.length > 0) {
        // 计算新容量值，增加原容量1.5倍
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        // 如果新容量还是不足，就直接使用minCapacity
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        System.out.println("容量不足，扩充容量为" + newCapacity);
        // 复制旧数组到新数组
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
        System.out.println("当前数组的元素个数为：" + size());
    }
}

我们再次运行代码，控制台输出结果如下：

容量不足，扩充容量为15
当前数组的元素个数为：11
容量不足，扩充容量为22
当前数组的元素个数为：22
容量不足，扩充容量为33
当前数组的元素个数为：33
容量不足，扩充容量为50
当前数组的元素个数为：50
容量不足，扩充容量为75
当前数组的元素个数为：75
容量不足，扩充容量为112
当前数组的元素个数为：100

上面的输出结果显示了每次自动扩充容量时，ArrayList对象的容量和元素个数的变化情况。我们可以发现，ArrayList的实际容量确实是不足的，而它每次自动扩充容量时，都会按照1.5倍的规则进行扩充，直到容量足够为止。

另外一个示例

除了上面的示例，我们再看一个更简单的自动扩充机制的例子。假设我们现在仅希望在一个新的ArrayList中添加两个元素。在添加第一个元素时，ArrayList的容量为0，因此会触发自动扩充机制。由于该ArrayList只有两个元素，因此最终的容量只扩充到了2。具体的代码如下：

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个容量为0的ArrayList对象
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(0);
        // 向ArrayList对象中添加两个元素
        list.add(1);
        list.add(2);
    }
}

在上面的示例中，我们使用了ArrayList的有参构造函数，指定了初始容量为0。在第一次添加元素时，ArrayList还没有任何容量，因此会先扩充到1，然后再扩充到2。