一 先從 ArrayList 的構造函數說起 ArrayList有三種方式來初始化，構造方法源碼如下： /** * 默認初始容量大小 */ private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};/***默認構造函數，使用初始容量10構造一個空列表(無參數構造)*/ public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; }/*** 帶初始容量參數的構造函數。（用戶自己指定容量）*/ public ArrayList(int initialCapacity) {if (initialCapacity > 0) {//初始容量大于0//創建initialCapacity大小的數組this.elementData = new Object[initialCapacity];} else if (initialCapacity == 0) {//初始容量等于0//創建空數組this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;} else {//初始容量小于0，拋出異常throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);} } 復制代碼

/** *構造包含指定collection元素的列表，這些元素利用該集合的迭代器按順序返回 *如果指定的集合為null，throws NullPointerException。 */ public ArrayList(Collection<? extends E> c) { elementData = c.toArray(); if ((size = elementData.length) != 0) { // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else { // replace with empty array. this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } } 細心的同學一定會發現 ： 以無參數構造方法創建 ArrayList 時，實際上初始化賦值的是一個空數組。當真正對數組進行添加元素操作時，才真正分配容量。即向數組中添加第一個元素時，數組容量擴為10。 下面在我們分析 ArrayList 擴容時會降到這一點內容！

二 一步一步分析 ArrayList 擴容機制 這里以無參構造函數創建的 ArrayList 為例分析

先來看 add 方法 /**

• 將指定的元素追加到此列表的末尾。 */ public boolean add(E e) { //添加元素之前，先調用ensureCapacityInternal方法 ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! //這里看到ArrayList添加元素的實質就相當于為數組賦值 elementData[size++] = e; return true; }

再來看看 ensureCapacityInternal() 方法 可以看到 add 方法 首先調用了 ensureCapacityInternal(size + 1)

//得到最小擴容量 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { // 獲取默認的容量和傳入參數的較大值 minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); }

ensureExplicitCapacity(minCapacity); } 復制代碼

當 要 add 進第1個元素時，minCapacity為1，在Math.max()方法比較后，minCapacity 為10。 3. ensureExplicitCapacity() 方法 如果調用 ensureCapacityInternal() 方法就一定會進過（執行）這個方法，下面我們來研究一下這個方法的源碼！

//判斷是否需要擴容 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++;

// overflow-conscious codeif (minCapacity - elementData.length > 0)//調用grow方法進行擴容，調用此方法代表已經開始擴容了grow(minCapacity); } 復制代碼

我們來仔細分析一下：

當我們要 add 進第1個元素到 ArrayList 時，elementData.length 為0 （因為還是一個空的 list），因為執行了 ensureCapacityInternal() 方法 ，所以 minCapacity 此時為10。此時， minCapacity - elementData.length > 0 成立，所以會進入 grow(minCapacity) 方法。 當add第2個元素時，minCapacity 為2，此時e lementData.length(容量)在添加第一個元素后擴容成 10 了。此時， minCapacity - elementData.length > 0 不成立，所以不會進入 （執行） grow(minCapacity) 方法。 添加第3、4···到第10個元素時，依然不會執行grow方法，數組容量都為10。 直到添加第11個元素，minCapacity(為11)比elementData.length（為10）要大。進入grow方法進行擴容。

grow() 方法 /**

• 要分配的最大數組大小 */ private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

/**

• ArrayList擴容的核心方法。 */ private void grow(int minCapacity) { // oldCapacity為舊容量，newCapacity為新容量 int oldCapacity = elementData.length; //將oldCapacity 右移一位，其效果相當于oldCapacity /2， //我們知道位運算的速度遠遠快于整除運算，整句運算式的結果就是將新容量更新為舊容量的1.5倍， int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); //然后檢查新容量是否大于最小需要容量，若還是小于最小需要容量，那么就把最小需要容量當作數組的新容量， if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; // 如果新容量大于 MAX_ARRAY_SIZE,進入(執行) hugeCapacity() 方法來比較 minCapacity 和 MAX_ARRAY_SIZE， //如果minCapacity大于最大容量，則新容量則為Integer.MAX_VALUE，否則，新容量大小則為 MAX_ARRAY_SIZE 即為 Integer.MAX_VALUE - 8。 if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // minCapacity is usually close to size, so this is a win: elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1),所以 ArrayList 每次擴容之后容量都會變為原來的 1.5 倍！記清楚了！不是網上很多人說的 1.5 倍+1！

">>"（移位運算符）：>>1 右移一位相當于除2，右移n位相當于除以 2 的 n 次方。這里 oldCapacity 明顯右移了1位所以相當于oldCapacity /2。對于大數據的2進制運算,位移運算符比那些普通運算符的運算要快很多,因為程序僅僅移動一下而已,不去計算,這樣提高了效率,節省了資源

我們再來通過例子探究一下 grow() 方法 ： hugeCapacity 這里補充一點比較重要，但是容易被忽視掉的知識點： java 中的 length 屬性是針對數組說的,比如說你聲明了一個數組,想知道這個數組的長度則用到了 length 這個屬性. java 中的 length() 方法是針對字符串說的,如果想看這個字符串的長度則用到 length() 這個方法. java 中的 size() 方法是針對泛型集合說的,如果想看這個泛型有多少個元素,就調用此方法來查看! 5. hugeCapacity() 方法。 從上面 grow() 方法源碼我們知道： 如果新容量大于 MAX_ARRAY_SIZE,進入(執行) hugeCapacity() 方法來比較 minCapacity 和 MAX_ARRAY_SIZE，如果minCapacity大于最大容量，則新容量則為 Integer.MAX_VALUE ，否則，新容量大小則為 MAX_ARRAY_SIZE 即為 Integer.MAX_VALUE - 8 。

private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); //對minCapacity和MAX_ARRAY_SIZE進行比較 //若minCapacity大，將Integer.MAX_VALUE作為新數組的大小 //若MAX_ARRAY_SIZE大，將MAX_ARRAY_SIZE作為新數組的大小 //MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; } 三 System.arraycopy() 和 Arrays.copyOf() 方法 閱讀源碼的話，我們就會發現 ArrayList 中大量調用了這兩個方法。比如：我們上面講的擴容操作以及 add(int index, E element) 、 toArray() 等方法中都用到了該方法！

3.1 System.arraycopy() 方法 /** * 在此列表中的指定位置插入指定的元素。 *先調用 rangeCheckForAdd 對index進行界限檢查；然后調用 ensureCapacityInternal 方法保證capacity足夠大； *再將從index開始之后的所有成員后移一個位置；將element插入index位置；最后size加1。 */ public void add(int index, E element) { rangeCheckForAdd(index);

ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!//arraycopy()方法實現數組自己復制自己//elementData:源數組;index:源數組中的起始位置;elementData：目標數組；index + 1：目標數組中的起始位置； size - index：要復制的數組元素的數量；System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);elementData[index] = element;size++; } 復制代碼

我們寫一個簡單的方法測試以下：

public class ArraycopyTest {

public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubint[] a = new int[10];a[0] = 0;a[1] = 1;a[2] = 2;a[3] = 3;System.arraycopy(a, 2, a, 3, 3);a[2]=99;for (int i = 0; i < a.length; i++) {System.out.println(a[i]);} } 復制代碼

} 結果：

3.2 Arrays.copyOf() 方法 /** 以正確的順序返回一個包含此列表中所有元素的數組（從第一個到最后一個元素）; 返回的數組的運行時類型是指定數組的運行時類型。 */ public Object[] toArray() { //elementData：要復制的數組；size：要復制的長度 return Arrays.copyOf(elementData, size); } 個人覺得使用 Arrays.copyOf() 方法主要是為了給原有數組擴容，測試代碼如下：

public class ArrayscopyOfTest {

public static void main(String[] args) {int[] a = new int[3];a[0] = 0;a[1] = 1;a[2] = 2;int[] b = Arrays.copyOf(a, 10);System.out.println("b.length"+b.length); } 復制代碼

} 結果：

3.3 兩者聯系和區別 聯系： 看兩者源代碼可以發現 copyOf() 內部實際調用了 System.arraycopy() 方法

區別： arraycopy() 需要目標數組，將原數組拷貝到你自己定義的數組里或者原數組，而且可以選擇拷貝的起點和長度以及放入新數組中的位置 copyOf() 是系統自動在內部新建一個數組，并返回該數組。

四 ensureCapacity 方法 ArrayList 源碼中有一個 ensureCapacity 方法不知道大家注意到沒有，這個方法 ArrayList 內部沒有被調用過，所以很顯然是提供給用戶調用的，那么這個方法有什么作用呢？

/** 如有必要，增加此 ArrayList 實例的容量，以確保它至少可以容納由minimum capacity參數指定的元素數。 * * @param minCapacity 所需的最小容量 */ public void ensureCapacity(int minCapacity) { int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) // any size if not default element table ? 0 // larger than default for default empty table. It's already // supposed to be at default size. : DEFAULT_CAPACITY;

if (minCapacity > minExpand) {ensureExplicitCapacity(minCapacity);} } 復制代碼

最好在 add 大量元素之前用 ensureCapacity 方法，以減少增量從新分配的次數 我們通過下面的代碼實際測試以下這個方法的效果：

public class EnsureCapacityTest { public static void main(String[] args) { ArrayList list = new ArrayList(); final int N = 10000000; long startTime = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i < N; i++) { list.add(i); } long endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("使用ensureCapacity方法前："+(endTime - startTime));

list = new ArrayList<Object>();long startTime1 = System.currentTimeMillis();list.ensureCapacity(N);for (int i = 0; i < N; i++) {list.add(i);}long endTime1 = System.currentTimeMillis();System.out.println("使用ensureCapacity方法后："+(endTime1 - startTime1)); } 復制代碼

} 運行結果：

使用ensureCapacity方法前：4637 使用ensureCapacity方法前：241 通過運行結果，我們可以很明顯的看出向 ArrayList 添加大量元素之前最好先使用 ensureCapacity 方法，以減少增量從新分配的次數

下面是我的一個私人交流群對 Java技術，架構技術 感興趣的同學，歡迎加 QQ群：874811168 ，一起學習，相互討論。 群內已經將知識體系整理好，作為大家的一個福利 大家都可以加群免費獲取 覺得對你有幫助請分享給喜歡Java，喜歡編程，有夢想成為架構師的程序員們，希望能夠幫助到你們。

原文出處：www.tuicool.com/articles/Rj…

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【面试必备】透过源码角度一步一步带你走近阿里的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。