基于ArrayList初始化长度的作用及影响是什么

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一、有无初始容量的区别

    /**
     * The maximum size of array to allocate.
     * Some VMs reserve some header words in an array.
     * Attempts to allocate larger arrays may result in
     * OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
     */
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
    
    /**
     * Default initial capacity.
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    /**
     * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
     * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
     * empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
     * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
     */
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

    /**
     * Shared empty array instance used for empty instances.
     */
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};    

    /**
     * Constructs an empty list with the specified initial capacity.
     *
     * @param  initialCapacity  the initial capacity of the list
     * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
     *         is negative
     */
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

    /**
     * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
     * number of elements specified by the minimum capacity argument.
     *
     * @param minCapacity the desired minimum capacity
     */
    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            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);
    }

以上是JDK1.8的ArrayList源码，可以看出，

• 没有初始容量的话，在做数据操作的时候ArrayList会自己创建容量，JDK1.8默认为10

• 每次扩容后容量为oldCapacity + (oldCapacity >> 1)

• 容量最大值Integer.MAX_VALUE - 8

由此可以想到，如果存在上千上万数据量的操作，不初始容量和初始化了合适的容量，处理时间肯定不同，因为初始化和扩容是需要时间的。

测试代码如下：

public static void main(String[] args) {
    final int count = 200 * 10000;
    List<Integer> list = new ArrayList<>();
    long begin = System.currentTimeMillis();
    for(int i = 0; i < count ; i++) {
        list.add(i);
    }
    System.out.println("没有设置ArrayList初始容量： " + (System.currentTimeMillis() - begin) + " ms");

    List<Integer> list2 = new ArrayList<>(10);
    long begin2 = System.currentTimeMillis();
    for(int i = 0; i < count ; i++) {
        list2.add(i);
    }
    System.out.println("设置了ArrayList初始容量： " + (System.currentTimeMillis() - begin2) + " ms");
}

输出：

没有设置ArrayList初始容量： 96 ms
设置了ArrayList初始容量： 26 ms

分析：

在list.add()方法执行时，先调用ArrayList的：

/**
 * Appends the specified element to the end of this list.
 *
 * @param e element to be appended to this list
 * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
 */
public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

进入方法：

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}

再往下：

private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {// 第一次add的时候，都会走这一步
        return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);//初始化容量小于默认值10都会取10，反之取自定义的容量
    }
    return minCapacity;
}

扩容方法：

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

    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

grow():

/**
 * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
 * number of elements specified by the minimum capacity argument.
 *
 * @param minCapacity the desired minimum capacity
 */
 private void grow(int minCapacity) {//minCapacity是当前容量，比如，默认容量下，add一次后就是10+1
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        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);
}

总结：

• 建议初始化容量，减少系统初始化容量的耗时；

• 初始化容量不是越大越好，跟系统配置相关，因为要开辟内存。如果能确定add的总数，以总数作为初始容量效率最高，但这种场景太少了。

• 尽管不知道初始化多少最快，但是初始化比未初始化快，并且有限的数据量下，设置不同initialCapacity的差距不大。最终，我建议大家初始化容量，并且就写10（<=10都一样，看自己喜好）。

上例不同大小初始容量的耗时：

二、initialCapacity != list.size()

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> list = new ArrayList<>(10);
    list.set(0, 666);
}

console:

Exception in thread "main" java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 0, Size: 0
at java.util.ArrayList.rangeCheck(ArrayList.java:657)
at java.util.ArrayList.set(ArrayList.java:448)
at top.chengsw.demo.test.ListTest.main(ListTest.java:25)

此时，list.size() = 0。

也就是说，该构造方法并不是将ArrayList()初始化为指定长度，而是指定了其内部的Object数组的长度，也就是其容量。

当我们调用size()时，返回的是其实际长度，而非容量大小。

对超出ArrayList长度的部分进行访问或赋值操作时也会造成访问越界，尽管它的容量大小足够。

以上就是基于ArrayList初始化长度的作用及影响是什么的详细内容，更多关于基于ArrayList初始化长度的作用及影响是什么的资料请关注九品源码其它相关文章！