ArrayList的add(E e)方法與擴容

ArrayList是Java開發中經常用到的集合類，它是List接口的實現類，具有很高的查詢性能，但不是線程安全的。本文主要講述了ArrayList的add(E e)方法及該方法中涉及到的容量擴容技術。

• 本文大綱

1.ArrayList底層數據結構

2.add(E e)方法流程概覽

3.add(E e)方法與擴容源碼分析

說明：本文對ArrayList的源碼分析是基於JDK8。

• 正文

1.ArrayList底層數據結構

ArrayList的底層數據結構為一個Object數組，對應到源碼中是：

transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

2.add(E e)方法流程概覽

add(E e)方法的大致流程：

                       

3.add(E e)方法與擴容源碼分析

接着再看一下源碼：

public boolean add(E e) {
　　// 確保數組有足夠的空間來存儲對象e
　　ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
　　// 將對象e存放到數組的末尾
　　elementData[size++] = e;
　　return true;
}

ensureCapacityInternal方法主要是確保elementData數組有足夠的空間來存儲待添加的元素：

// 參數minCapacity是add(E e)方法中調用ensureCapacityInternal方法時傳入的size + 1的值
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

參數minCapacity是為了存放這個元素elementData數組所需要的最小的大小。比如，現在一個數組中存放了10個元素，再次向該數組存放一個元素時，那么這個minCapacity的值就是size + 1，即10 + 1 = 11。

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;

    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
　　　　 // 存放新元素所需的最小容量大於elementData數組的長度
        grow(minCapacity);
}

如果存放新元素所需的最小容量大於elementData數組的長度，即當前數組的容量不足，不能再存放新的元素，那么將基於elementData數組進行擴容。

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 計算新數組的容量，新數組的容量為原數組容量的1.5倍數。>>是移位運算符，oldCapacity >> 1表示oldCapacity除以2
    if (newCapacity - minCapacity < 0) // 針對當創建的ArrayList的容量大小為1時能夠進行擴容（下面將詳細分析）
        newCapacity = minCapacity;
    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); // 進行數組拷貝，並將新產生的數組賦值給elementData
}

 

 當我們在new ArrayList的時候，如果指定ArrayList的容量大小為1（比如，new ArrayList<>(1)），再進行add(E e)操作，在執行代碼int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)時，newCapacity的值為1，newCapacity與oldCapacity的值都為1，這樣其實並沒有進行擴容。if (newCapacity - minCapacity < 0)就是為避免這種情況，當newCapacity（此例中為1）的值小於minCapacity（此例中為2）時，就把minCapacity的值賦給newCapacity。