揭秘ArrayList扩容机制：从add方法入手
2023-01-08 19:53:50
了解 ArrayList 的扩容机制：优化数据存储和性能
ArrayList 是 Java 中常用的动态数组，可以在无需丢失元素的情况下自动调整大小以容纳更多数据。其扩容机制是其核心功能之一，确保了 ArrayList 的高效和可扩展性。
添加元素
ArrayList 的 add 方法用于在列表末尾添加元素。当调用 add 方法时，ArrayList 会首先检查其当前容量是否足够容纳新元素。如果当前容量不足，ArrayList 将自动扩容以腾出空间。
ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
numbers.add(1); // 添加第一个元素
numbers.add(2); // 添加第二个元素
扩容规则
ArrayList 的扩容规则很简单：如果当前容量不足，ArrayList 将自动将容量翻倍。例如，如果当前容量为 10，ArrayList 将自动扩展到 20。这确保了 ArrayList 始终有足够的空间容纳更多元素。
// 当前容量为 10
ArrayList<String> names = new ArrayList<>(10);
// 扩容后容量变为 20
names.add("John"); // 添加第 11 个元素，触发扩容
扩容算法
ArrayList 的扩容算法也很简单。当 ArrayList 需要扩容时，它将创建一个新的数组，并将旧数组中的所有元素复制到新数组中。然后，ArrayList 将把新数组的引用赋给其内部的数组引用，并将其容量更新为新容量。
// 创建新数组
int[] newArray = new int[newCapacity];
// 复制旧数组中的元素到新数组
System.arraycopy(oldArray, 0, newArray, 0, oldCapacity);
// 更新 ArrayList 的内部数组引用和容量
array = newArray;
capacity = newCapacity;
扩容时间复杂度
ArrayList 的扩容时间复杂度为 O(n)，其中 n 是 ArrayList 的当前容量。这是因为扩容操作需要将旧数组中的所有元素复制到新数组中，而复制操作的时间复杂度为 O(n)。
性能优化
ArrayList 的扩容操作可能会对性能产生一定的影响。为了优化性能，你可以通过以下方法减少扩容操作的次数：
- 预先估计 ArrayList 的所需容量： 在创建 ArrayList 时指定其容量。
- 避免在 ArrayList 中添加大量元素： 如果需要添加大量元素，可以将这些元素分成多个较小的批次，然后逐个批次添加到 ArrayList 中。
结论
ArrayList 的扩容机制是一个非常重要的特性，它允许 ArrayList 在不丢失任何元素的情况下存储更多数据。了解 ArrayList 的扩容机制可以帮助你更有效地使用 ArrayList，并避免在项目中出现性能问题。
常见问题解答
-
ArrayList 的默认容量是多少？
- 默认容量为 10。
-
ArrayList 什么时候会扩容？
- 当
add方法被调用并且当前容量不足以容纳新元素时。
- 当
-
ArrayList 每次扩容都会将容量翻倍吗？
- 是的，ArrayList 的扩容规则是将当前容量翻倍。
-
扩容操作会影响 ArrayList 的性能吗？
- 是的，扩容操作需要将所有元素复制到新数组中，时间复杂度为 O(n)。
-
如何优化 ArrayList 的扩容操作？
- 通过预先估计容量和避免添加大量元素来减少扩容次数。
