ArrayList的扩容机制详解，解决面试难题！

前言

大家好，我是chowley，不知各位在面试中，是否被问过 ‘读没读过相关框架的源码？’ 这个经典问题？我最近就遇到了，虽然我之前读过，但这玩意干读不进味啊

今天我就来讲讲ArrayList，这个白家长谈的经典数据结构的扩容机制！

ArrayList

在Java的集合框架中，ArrayList是一个非常常用的动态数组实现。了解其内部扩容机制对于我们编写的代码十分有益。

1. 介绍

ArrayList是java.util包下的一个类，它实现了动态数组的数据结构。相比于传统数组，ArrayList具有自动扩容的特性，可以根据需要动态地调整数组的大小。

2. 扩容机制

当ArrayList的元素数量接近或超过其当前容量时，就会触发扩容操作。ArrayList的扩容机制主要涉及以下几个关键参数：

elementData： 用于存储实际元素的数组。
size： 当前ArrayList中元素的个数。
DEFAULT_CAPACITY： 默认初始容量，一般为10。
MAX_ARRAY_SIZE： 数组的最大容量，一般为Integer.MAX_VALUE - 8。

2.1 扩容触发条件

扩容会在以下两种情况下触发：

添加元素时，size超过elementData的长度
使用带有指定初始容量的构造方法，并且该初始容量大于默认容量，也会触发扩容。

2.2 扩容操作过程

扩容的核心方法是 grow(int minCapacity)。下面是扩容的大致过程：

计算新容量：
新容量一般为原容量的 1.5 倍，即 oldCapacity + (oldCapacity >> 1)。如果这个值仍然不足以容纳 minCapacity 个元素，那么新容量将被设置为 minCapacity。
检查是否超过最大容量：
如果新容量超过了 MAX_ARRAY_SIZE，则新容量将被设置为 Integer.MAX_VALUE。这是由于数组的最大长度是 Integer.MAX_VALUE。
创建新数组并复制元素：
利用 Arrays.copyOf 创建一个新的数组，并将原数组中的元素复制到新数组中。
替换原数组：
将 elementData 指向新的数组。

2.3 扩容示例代码

以下是 ArrayList 扩容机制的示例代码：

private void grow(int minCapacity) {// 获取原容量int oldCapacity = elementData.length;// 计算新容量int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);// 检查是否足够容纳minCapacity个元素if (newCapacity - minCapacity < 0)newCapacity = minCapacity;// 检查是否超过最大容量if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);// 创建新数组并复制元素elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}private static int hugeCapacity(int minCapacity) {if (minCapacity < 0) // 溢出throw new OutOfMemoryError();return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?Integer.MAX_VALUE :MAX_ARRAY_SIZE;
}