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ArrayList 概述

ArrayList是基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的，是一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組，其容量能自動(dòng)增長。
ArrayList不是線程安全的，只能用在單線程環(huán)境下。
實(shí)現(xiàn)了Serializable接口，因此它支持序列化，能夠通過序列化傳輸；
實(shí)現(xiàn)了RandomAccess接口，支持快速隨機(jī)訪問，實(shí)際上就是通過下標(biāo)序號(hào)進(jìn)行快速訪問；
實(shí)現(xiàn)了Cloneable接口，能被克隆。

動(dòng)態(tài)擴(kuò)容

一 初始化

首先有三種方式來初始化：

public ArrayList();

默認(rèn)的構(gòu)造器，將會(huì)以默認(rèn)的大小來初始化內(nèi)部的數(shù)組

public ArrayList(Collection c)

用一個(gè)ICollection對(duì)象來構(gòu)造，并將該集合的元素添加到ArrayList

public ArrayList(int initialCapacity)

用指定的大小來初始化內(nèi)部的數(shù)組

后兩種方式都可以理解，通過創(chuàng)造對(duì)象，或指定大小來初始化內(nèi)部數(shù)據(jù)即可。 
那我們來重點(diǎn)關(guān)注一下無參數(shù)構(gòu)造器的實(shí)現(xiàn)過程：

/**
     * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.     */
    public ArrayList() {      // DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA是空數(shù)組
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    } private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

可以看出它的默認(rèn)數(shù)組為長度為0。而在之前JDK1,6中，無參數(shù)構(gòu)造器代碼是初始長度為10。 
JDK6代碼這樣的：

 public ArrayList() {    this(10);
    }  public ArrayList(int initialCapacity) {    super();        if (initialCapacity < 0)            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);    this.elementData = new Object[initialCapacity];
    }

接下來，要擴(kuò)容的話，肯定是在ArrayList.add 方法中。我們來看一下具體實(shí)現(xiàn)。

二  確保內(nèi)部容量

我們以無參數(shù)構(gòu)造為例， 
初始化時(shí)，數(shù)組長度為0. 
那我現(xiàn)在要添加數(shù)據(jù)了，數(shù)組的長度是怎么變化的？

 public boolean add(E e) {        //確保內(nèi)部容量(通過判斷，如果夠則不進(jìn)行操作；容量不夠就擴(kuò)容來確保內(nèi)部容量)
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // ①Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;//②
        return true;
    }

① ensureCapacityInternal方法名的英文大致是“確保內(nèi)部容量”，size表示的是執(zhí)行添加之前的元素個(gè)數(shù)，并非ArrayList的容量，容量應(yīng)該是數(shù)組elementData的長度。ensureCapacityInternal該方法通過將現(xiàn)有的元素個(gè)數(shù)數(shù)組的容量比較。看如果需要擴(kuò)容，則擴(kuò)容。 
②是將要添加的元素放置到相應(yīng)的數(shù)組中。 
下面具體看 ensureCapacityInternal(size + 1);

  ensureCapacityInternal(
         (elementData ===  ensureExplicitCapacity(++
         (minCapacity - elementData.length > 0
        DEFAULT_CAPACITY = 10;

以上，elementData是用來存儲(chǔ)實(shí)際內(nèi)容的數(shù)組。minExpand 是最小擴(kuò)充容量。 
DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA共享的空數(shù)組實(shí)例用于默認(rèn)大小的空實(shí)例。根據(jù)傳入的最小需要容量minCapacity來和數(shù)組的容量長度對(duì)比，若minCapactity大于或等于數(shù)組容量，則需要進(jìn)行擴(kuò)容。

三 擴(kuò)容

  /*
    *增加容量，以確保它至少能容納
    *由最小容量參數(shù)指定的元素?cái)?shù)。
    * @param mincapacity所需的最小容量    */
    private void grow(int minCapacity) {        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;        //>>位運(yùn)算，右移動(dòng)一位。 整體相當(dāng)于newCapacity =oldCapacity + 0.5 * oldCapacity  
        // jdk1.7采用位運(yùn)算比以前的計(jì)算方式更快
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;       //jdk1.7這里增加了對(duì)元素個(gè)數(shù)的最大個(gè)數(shù)判斷,jdk1.7以前是沒有最大值判斷的，MAX_ARRAY_SIZE 為int最大值減去8（不清楚為什么用這個(gè)值做比較）
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);        // 最重要的復(fù)制元素方法
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

綜上所述，ArrayList相當(dāng)于在沒指定initialCapacity時(shí)就是會(huì)使用延遲分配對(duì)象數(shù)組空間，當(dāng)?shù)谝淮尾迦朐貢r(shí)才分配10（默認(rèn)）個(gè)對(duì)象空間。假如有20個(gè)數(shù)據(jù)需要添加，那么會(huì)分別在第一次的時(shí)候，將ArrayList的容量變?yōu)?0 (如下圖一)；之后擴(kuò)容會(huì)按照1.5倍增長。也就是當(dāng)添加第11個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候，Arraylist繼續(xù)擴(kuò)容變?yōu)?0*1.5=15(如下圖二)；當(dāng)添加第16個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，繼續(xù)擴(kuò)容變?yōu)?5 * 1.5 =22個(gè)(如下圖四)。：

向數(shù)組中添加第一個(gè)元素時(shí)，數(shù)組容量為10.

向數(shù)組中添加到第10個(gè)元素時(shí)，數(shù)組容量仍為10. 

向數(shù)組中添加到第11個(gè)元素時(shí)，數(shù)組容量擴(kuò)為15. 

向數(shù)組中添加到第16個(gè)元素時(shí)，數(shù)組容量擴(kuò)為22.

每次擴(kuò)容都是通過Arrays.copyOf(elementData, newCapacity) 這樣的方式實(shí)現(xiàn)的。

　　對(duì)比和總結(jié)：

本文介紹了 ArrayList動(dòng)態(tài)擴(kuò)容的全過程。如果通過無參構(gòu)造的話，初始數(shù)組容量為0，當(dāng)真正對(duì)數(shù)組進(jìn)行添加時(shí)，才真正分配容量。每次按照1.5倍（位運(yùn)算）的比率通過copeOf的方式擴(kuò)容。 在JKD1.6中實(shí)現(xiàn)是，如果通過無參構(gòu)造的話，初始數(shù)組容量為10，每次通過copeOf的方式擴(kuò)容后容量為原來的1.5倍，以上就是動(dòng)態(tài)擴(kuò)容的原理