ArrayList扩容源码详细解读（JDK1.8）

Posted 2022-08-22 efggfxfvhh

前言

大部分文章针对于ArrayList扩容是这样解释的：当所需长度即当前ArrayList元素数量加一大于当前ArrayList长度时，触发扩容，扩容长度为ArrayList长度加ArrayList长度右移一位。
这不经让我产生一个疑问，扩容会无限制扩容下去吗?带着这个疑问，我仔细阅读了Arraylist扩容源码，发现源码对于ArrayList扩容处理是非常详细严密的。

一、源码是如何处理Arraylist扩容的

1.当ArrayList现长度小于整型最大值减八时，理论扩容长度等于现长度加现长度右移一位。
（1）当理论扩容长度小于整型最大值减八时，最终扩容长度等于理论扩容长度。
（2）当理论扩容长度介于整型最大值和整型最大值减八时。最终扩容长度等于整形最大值减8。
（3）当理论扩容长度大于整型最大值时，最终扩容长度等于现长度加1。
2.当Arraylist现长度等于整形最大值减8时，最终扩容值等于整型最大值。
3.当Arraylist现长度等于整形最大值时，再添加元素，抛出异常。

二、源码解读

1.新建ArrayList对象，调用add方法

2.点击进入add方法

可以看到最先进入的是ensureCapacityInternal方法，形参size是Arraylist的成员变量，实例化Arraylist对象时默认为0，因而第一次调用add时，ensureCapacityInternal方法的入参是1。

3.进入ensureCapacityInternal方法

首先进入的是if判断语句，DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA是静态最终常量，值是空数组。elementData是数组型成员变量，实例化ArrayList对象是默认为空数组。固首次调用add方法时，会进入if条件判断语句。
if判断语句中DEFAULT_CAPACITY为静态最终常量，值是10。这里可以看出，ArrayList在调用add方法时被初始化，赋予默认长度为10。

4.进入方法 ensureExplicitCapacity

ArrayList是线程不安全的，modCount的作用是记录修改次数，当遍历该数组时，其它线程修改该ArrayList时能抛出异常。
if中的判断语句minCapacity=步骤一的size+1，即当前ArrayList元素加1大于ArrayList长度时，触发扩容。

5.进入最关键的 grow(minCapacity);

ArrayList扩容最核心的代码就在这里。本文大标题一即源码是如何处理ArrayList扩容就是根据该方法得出。
第一个条件判断中newCapacity等于ArrayList当前长度加Arraylist当前长度右移一位。minCapacity表示ArrayList当前长度加1。理论上newCapacity是不会小于minCapacity。但是计算机中有整型最大值的存在，当超过整形最大值时，二进制最前面的位数即符号位会变成负号，也就是说，当newCapacity超过整型最大值时，newCapacity会变成负数，故而会小于minCapacity。小于则将minCapacity赋值给newCapacity。（理论扩容值超过整型最大值时，扩容长度为当前长度加一）
第二个判断语句指当newCapacity大于整型最大值-8，进入hugeCapacity方法。

进入hugeCapacity中的方法，第一句if的触发条件是当当前ArrayList等于整型最大值时，这时再加元素，会抛出异常。return中绝大多数情况minCapacitcy都是大于Max_ARRAY_SIZE(整型最大值减8)，只有很偶然的情况，即newCapacity等于ArrayList当前长度加Arraylist当前长度右移一位正好落在整型和整型最大值减8之间，才会触发Max_ARRAY_SIZE赋值给minCapacity。

总结

经过源码解读后，重新理解一下源码是如何处理ArrayList扩容的
1.当ArrayList现长度小于整型最大值减八时，理论扩容长度等于现长度加现长度右移一位。
（1）当理论扩容长度小于整型最大值减八时，最终扩容长度等于理论扩容长度。
（2）当理论扩容长度介于整型最大值和整型最大值减八时。最终扩容长度等于整形最大值减8。
（3）当理论扩容长度大于整型最大值时，最终扩容长度等于现长度加1。
2.当Arraylist现长度等于整形最大值减8时，最终扩容值等于整型最大值。
3.当Arraylist现长度等于整形最大值时，再添加元素，抛出异常。

精简得概括一下，ArrayList大多数情况下都是在原基础长度加原基础长度右移一位。某一时刻，这个长度超过整形最大值了，这时候只能一位一位加。当加到整形最大值减八时，下次扩容至整形最大值。因为有些虚拟机会存储对象头，占八位（这里我的理解是java无法判断哪些虚拟机存了表头，所以事先预留了八位，但如果不够用，只能冒着可能抛出异常的风险，将最后八位也放出来，但如果还不够，继续加元素，变会抛出异常。）。