ArrayList 初始容量
ArrayList 有多个不同的构造方法，不同的构造方法的初始容量是不同的。介绍之前先看下 ArrayList 都有哪些变量
// 默认初始化容量=10
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
// 空数组，当初始化容量为0时返回该数组
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 空数组，用于跟 EMPTY_ELEMENTDATA 区分开来，当使用默认构造方法创建的时候返回该数组
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 元素存放的数组
transient Object[] elementData;
// 元素个数（即list长度）
private int size;
// 记录数组被修改的次数
protected transient int modCount = 0;
// 数组最大长度
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8
无参构造方法，使用默认容量（默认容量为 10），并且设置
elementData=DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA传入初始容量（
initialCapacity），判断传入容量的值。值 > 0，则 new 一个长度为initialCapacity的 Object 数组；值 < 0，直接设置elementData=EMPTY_ELEMENTDATA传入一个
Collection，如果Collection的长度为 0，同样的，设置elementData=EMPTY_ELEMENTDATA；否则，调用Collection的toArray方法创建一个数组，并复制给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);
}
}
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* Constructs a list containing the elements of the specified
* collection, in the order they are returned by the collection's
* iterator.
*
* @param c the collection whose elements are to be placed into this list
* @throws NullPointerException if the specified collection is null
*/
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;
}
}
ArrayList 相关定义
ArrayList 有两个概念，一个是 capacity，它表示“容量”，表示的是 elementData 的长度。另一个是 size，表示的是数组中存放元素的个数，这个很好理解，我们经常调用 ArrayList 的 size() 方法返回的就是这个 size
ArrayList 如何实现扩容的？
以无参构造方法为例，初始容量为 10，当调用 add(E e) 方法往 ArrayList 中插入数据的时候，才真正分配容量，即调用 Add(E e) 方法添加第一个元素时，数组扩容为 10
以 add(E e) 方法为入口，分析源码
/**
* 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;
}
每次调用 add(E e) 方法，都会调用 ensureCapacityInternal 方法，调用完 ensureCapacityInternal 方法后，将元素添加到 elementData 数组的尾部，进入到 ensureCapacityInternal 方法
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
add 第一个元素的时候，minCapacity 为 1 ，因为是添加第一个元素，此时 elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 结果为true，通过 Math.max 方法计算出 minCapacity 为 10
接下来看 ensureExplicitCapacity 方法，方法判断 minCapacity 是否大于数组长度，大于的话，表示数组需要扩容，不扩容的话直接往数组添加元素会导致数组越界异常，掉调用 grow() 方法进行数组的扩容
/**
* 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);
}
默认情况下，新建容量（newCapacity）会是原来容量（oldCapacity）的 1.5 倍（这里使用了 >> 位运算符提高效率），一般情况下，如果扩容 1.5 倍后就大于最小容量（minCapacity），则使用这个 1.5 倍的容量，如果小于最小容量，就返回最小容量的值
当新建容量（newCapacity）大于最大数组长度（MAX_ARRAY_SIZE）的时候，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;
}
该方法很简单，当 minCapacity < 0 的时候，抛出内存溢出异常，否则返回最大数组长度
最后，调用 Arrays.copyOf 方法新建一个原数组的拷贝，并修改原数组指向新创建的数组。原数组会被垃圾回收器回收
扩容总结
一般情况下，ArrayList 在调用 add 方法的时候，如果 size 长度不够，则会进行扩容操作，将数组长度扩容到原来的 1.5 倍。如果频繁对 ArrayList 新增元素，则会频繁执行扩容操作影响性能
为避免频繁扩容造成性能下降。当知道将要存入数组的元素数量的时候，可以调用 ArrayList(int initialCapacity) 构造方法显示指定 ArrayList 的初始容量；或者可以通过手动调用 ensureExplicitCapacity(int minCapacity) 方法指定扩容长度，降低默认扩容频率
ArrayList 有缩容吗？
ArrayList 没有缩容。无论是 remove 方法还是 clear 方法，它们都不会改变现有数组 elementData 的长度。但是它们都会把相应位置的元素设置为 null，以便垃圾收集器回收掉不使用的元素，节省内存
