在这篇博客中，我们将深入探讨ArrayList的底层实现原理，并通过逐步剖析ArrayList的源码来理解其内部工作机制。我们将重点关注ArrayList的创建、元素添加、扩容机制等关键点。
创建ArrayList集合对象
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
使用空参构造器创建ArrayList集合对象时，会调用其内部的默认构造方法：
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
深入解析
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DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA: 这是一个
final修饰的静态常量，是一个空的Object数组：private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; -
elementData:
ArrayList内部用于存储数据的数组。初始时，它指向一个空的Object数组。transient Object[] elementData;
关键点总结
- 利用空参构造器创建
ArrayList集合对象时，底层会创建一个长度为0的数组elementData。 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA是一个空数组，用于标记集合在添加第一个元素之前的状态。
向集合中添加元素
list.add("Hello World");
添加元素时，ArrayList内部会调用add方法：
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1);
elementData[size++] = e;
return true;
}
深入解析
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size: 表示
ArrayList中当前元素的数量，初始值为0。 -
ensureCapacityInternal(size + 1): 确保
ArrayList内部数组有足够的空间来存储新元素。如果没有足够空间，会触发扩容。private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); } -
calculateCapacity: 计算新的容量，如果当前
elementData指向DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，则返回默认初始容量10。private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } return minCapacity; }
关键点总结
- 第一次添加元素时，
ArrayList内部会创建一个默认长度为10的数组来存储数据。 size表示当前ArrayList中的元素数量，每次添加元素后都会增加。
扩容机制
当ArrayList内部数组的容量不足以容纳新元素时，会触发扩容机制：
private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
深入解析
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扩容规则:
ArrayList的容量会增加到原容量的1.5倍（即oldCapacity + (oldCapacity >> 1)）。 -
Arrays.copyOf: 创建一个新数组，将原数组中的数据复制到新数组中。
关键点总结
ArrayList每次扩容时，容量增加至原来的1.5倍。- 扩容后的新数组会替换旧数组，继续存储新元素。
潜在优化与最佳实践
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初始容量设置: 如果事先知道需要存储大量数据，可以通过指定初始容量来避免频繁扩容。例如：
ArrayList<String> list = new ArrayList<>(100); -
扩容代价: 每次扩容都会进行数组复制，代价较高。在需要处理大量数据的场景中，建议提前设定合适的初始容量。
通过本文的解析，你应该对ArrayList的底层实现原理有了更加深入的理解。从空参构造到添加元素，再到扩容机制，ArrayList的每一步操作背后都隐藏着精妙的设计和实现逻辑。希望这篇博客能帮助你更好地掌握ArrayList的工作原理，写出更高效的代码。