ArrayList及HashMap的扩容规则讲解

1. ArrayList的扩容规则

ArrayList 是 Java 自带的动态数组容器，支持自动扩容。当在 arrayList 中添加元素时，如果当前的数组容量已满，则需要进行扩容。ArrayList 的默认初始容量是 10，扩容因子是 1.5 倍。也就是说，在当前容量满载时，会将容量扩大到 1.5 倍。

下面是 ArrayList 的扩容规则：

• 当添加元素时，如果元素数量等于容量，就会发生扩容，将容量扩大为当前容量的 1.5 倍；
• 如果当前容量不足以存储所有元素，则创建一个新的数组，并将原数组中的元素移动到新数组中；
• 新数组的容量将是原数组容量的 1.5 倍，或者是当前元素数量（即最小容量）的两者中较大的那个。

示例一：当 ArrayList 中的元素数量达到容量时发生扩容

List<Integer> list = new ArrayList<>(10); // 默认容量为10
for(int i=0;i<=10;i++) {
    list.add(i);
}

当添加第 11 个元素后，ArrayList 会扩容，将容量变为 10 的 1.5 倍，即 15。此时 list 的容量为 15。

示例二：当元素数量高于容量最小值时，扩容为元素数量的两者中较大的那个

List<Integer> list = new ArrayList<>(3); // 自定义初始容量为3
// 添加5个元素到ArrayList中
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
list.add(5);

在这个示例中，ArrayList 的初始容量为 3，但是添加 5 个元素后，它的容量不足以容纳所有元素，因此会扩容为 5 的 1.5 倍，即 7。所以，list 的容量为 7。

2. HashMap 的扩容规则

HashMap 是一个散列表，它存储键值对。当 HashMap 中的元素数量超过其容量乘以负载因子时（默认值为 0.75），它就会自动扩容。扩容后，所有的元素都需要重新计算它们的哈希值，然后重新插入到新的桶中。

下面是 HashMap 的扩容规则：

• 扩容因子取决于初始容量和负载因子；
• 当元素数量超过容量乘以负载因子时，就会自动扩容；
• 扩容后的容量是原来的两倍，但是容量必须是 2 的倍数，以使散列函数可以有效地分布元素到新的和旧的哈希桶中。

示例一：HashMap 扩容因子对容量的影响

Map<String, String> map = new HashMap<>(10, 0.6f);

在这个示例中，我们设置了初始容量为 10，负载因子为 0.6。此时，HashMap 容量的大小为 16。如果元素数量超过 16*0.6 = 9，就会自动扩容。

示例二：HashMap 扩容的影响

Map<String, String> map = new HashMap<>(4, 0.75f);
map.put("a", "1");
map.put("b", "2");
map.put("c", "3");
map.put("d", "4");

在这个示例中，我们设置了初始容量为 4，负载因子为 0.75。当我们向 map 中添加第 5 个元素时，map 会自动扩容为原来的两倍，即容量为 8。此时，map 中所有的元素都需要重新计算哈希值，并重新插入到新的哈希桶中。在此之后，map 的容量为 8。