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一.ArrayList继承了AbstractList，实现了List接口，底层实现基于数组，因此可以认为是一个可变长度的数组。
二.在讲扩容机制之前，我们需要了解一下ArrayList中最主要的几个变量：
//定义一个空数组以供使用 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //也是一个空数组，跟上边的空数组不同之处在于，这个是在默认构造器时返回的，扩容时需要用到这个作判断，后面会讲到 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //存放数组中的元素，注意此变量是transient修饰的，不参与序列化 transient Object[] elementData; //数组的长度，此参数是数组中实际的参数，区别于elementData.length，后边会说到 private int size;
三.ArrayList有三个构造函数，不同的构造函数会影响后边的扩容机制判断
1.默认的无参构造
public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; }
可以看到，调用此构造函数，返回了一个空的数组DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，此数组长度为0.
2.给定初始容量的构造函数
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); } }
逻辑很简单，就是构造一个具有指定长度的空数组，当initialCapacity为0时，返回EMPTY_ELEMENTDATA
3.包含特定集合元素的构造函数
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; } }
把传入的集合转换为数组，然后通过Arrays.copyOf方法把集合中的元素拷贝到elementData中。同样，若传入的集合长度为0，返回EMPTY_ELEMENTDATA
四.扩容机制
扩容开始于集合添加元素方法，添加元素有两种方法
public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; } public void add(int index, E element) { rangeCheckForAdd(index); ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index); elementData[index] = element; size++; }
可以看到两个方法都调用了ensureCapacityInternal(size + 1)方法，把数组长度加1以确保能存下下一个数据
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); }
此方法会先调用calculateCapacity方法，此时minCapacity为1，即size+1，因为初始时size为0
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } return minCapacity; }
重点来了，此方法会判断当前数组是否为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，之前就强调了无参构造时才会返回这个数组。所以，若创建ArrayList时调用的是无参构造，此方法会返回DEFAULT_CAPACITY（值为10）和minCapacity的最大值，因此，最终会返回固定值10；若创建ArrayList时调用了有参构造，则此方法会返回1，注意这个minCapacity变量只是第一次调用add方法时值为1，此后的调用需要根据实际的数组长度size+1。
然后调用ensureExplicitCapacity方法，
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); }
modCount++用到了快速失败机制，此处先不做讨论。
如果minCapacity大于elementData.length,则会调用grow方法，注意，这个elementData.length返回的是当前数组的容量，而不是数组实际的长度size。如果调用了有参构造，例如传入的容量为5，则此时elementData.length值即为5，而此时第一次调用add时，size值为0，因此minCapacity为1，不满足条件，此情况不需要扩容调用grow方法；如果调用了无参构造返回数组DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，注意这个数组只是一个空数组，因此此时elementData.length为0，满足条件，需要扩容调用grow方法。
可能说的太啰嗦，通俗来讲，就是如果ArrayList给定了特定初始容量，则此处需要根据实际情况确定是否调用grow方法，即有可能不需要扩容。如果没有指定初始容量，第一次调用add则此处一定需要调用grow方法。
那么，下面就看grow方法都做了哪些处理吧
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); }
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)此行代码即为扩容的核心，oldCapacity为原来的容量，右移一位，即除以2，因此这句的意思就是新的容量newCapacity=oldCapacity+oldCapacity /2，即原来的1.5倍。
然后判断newCapacity如果小于传入的minCapacity，则直接让newCapacity等于minCapacity，即不需要扩容计算（当无参构造时，elementData.length为0，所以oldCapacity也为0，minCapacity为10，因此最终newCapacity为10）。
然后判断newCapacity是否大于设定的MAX_ARRAY_SIZE，此处
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
如果大于，则调用hugeCapacity方法
private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; }
如果minCapacity大于MAX_ARRAY_SIZE，则返回Integer的最大值，否则返回MAX_ARRAY_SIZE，最后，通过Arrays.copyOf方法把原数组的内容放到更大容量的数组里面。
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原文地址：https://www.cnblogs.com/jelly12345/p/14920211.html
