ArrayList的扩容机制

1.1 首先，创建一个ArrayList对象

ArrayList arrayList = new ArrayList();

底层原理：调用无参构造器

 public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

常量DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 的值为“{}”，为空数组

即使用ArrayList()创建ArrayList对象时，并没有初始化底层数组elementData，等到调用add(E e) 方法的时候再初始化elementData，这种"懒加载"模式可以节省内存。

1.2 调用add(E e) 方法

 arrayList.add("aaa");

底层原理：

public boolean add(E e) {
        // 确认elementData容量是否足够
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // 第一次调用add()方法时，size=0
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

先调用ensureCapacityInternal(int minCapacity) 方法,对数组容量进行检查，不够时则进行扩容。ensureCapacityInternal源码如下：

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    // 如果elementData为"{}"即第一次调用add(E e)，重新定义minCapacity的值，赋值为DEFAULT_CAPACITY=10（0——————>10）
    // 即第一次调用add(E e)方法时，定义底层数组elementData的长度为10
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
    // 判断是否需要扩容
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

ensureExplicitCapacity(minCapacity) 判断是否需要扩容

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

// 第一次进入时，minCapacity=10,elementData.length=0,对数组进行扩容
// 之后再进入时，minCapacity=size+1，elementData.length=10(每次扩容后会改变)，
// 需要minCapacity>elementData.length成立，才能扩容
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

grow(minCapacity) 对数组进行扩容

private void grow(int minCapacity) {
        // 将数组长度赋值给oldCapacity
        int oldCapacity = elementData.length;
        // 将oldCapacity右移一位再加上oldCapacity，即相当于newCapacity=1.5oldCapacity(不考虑精度损失)
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        // 如果newCapacity还是小于minCapacity，直接将minCapacity赋值给newCapacity
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        // 特殊情况：newCapacity的值过大，直接将整型最大值赋给newCapacity，
    // 即newCapacity=Integer.MAX_VALUE
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // 将elementData的数据拷贝到扩容后的数组
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

// 如果大于临界值，进行整型最大值的分配
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

结论：

(1)使用ArrayList()创建ArrayList对象时，不会定义底层数组的长度，当第一次调用add(E e) 方法时，初始化定义底层数组的长度为10，之后调用add(E e)时，如果需要扩容，则调用grow(int minCapacity) 进行扩容,长度为原来的1.5倍。

(2)对于addAll(Collection c)没有元素时，扩容是Math.max(10,实际元素个数)，有元素时为Math.max(原容量的1.5倍，实际元素个数)；