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ArrayList的基本工作原理詳解add

ArrayList其實就是一個長度可變的陣列,看原始碼就是知道,就是是一個Object[]。
ArrayList是unsynchronized。
因為底層由陣列承載,那麼需要連續的記憶體空間,所以空間複雜度是O(n)。
如果按下標直接去get(index)或者直接add(e)到陣列的尾部,那麼時間複雜度是O(1)。
如果要remove(index),或者add(index,e)那麼時間複雜度為O(n)。
接下來看一下原始碼

  /**
     * 預設初始容量空間為10
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10
; /** * 空的Object陣列 */ private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; /** * add儲存的陣列 */ private transient Object[] elementData;

首先來說例項化
ArrayList(int initialCapacity);
例項化可以直接給出陣列的長度,雖然陣列可以自己擴容,但是擴容需要過程的空間複雜度應該是O(2n)因為需要拷貝一個次舊的陣列。這個在後面會提到。所以當確定陣列大小的時候,比如或limit確定了取多少資料,那麼請直接給list固定的長度。
如果用下面的夠早進行例項化,那麼初始的底層陣列是一個null,是沒有長度的。

 public ArrayList() {
        super();
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

接著看 add(),第一步先做了增量的變化

 public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

然後進入ensureCapacityInternal()方法

 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        //如果說陣列沒有長度的話,需要進行長度賦值
        //第一次運算元組的話Math.max(10,1)
        if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        //此時minCapacity = 10傳入ensureExplicitCapacity()
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

再看ensureExplicitCapacity()方法

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

        // 如果說add後的長度大於現有的陣列長度,說明陣列應該擴容了。
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

進入grow();

 private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private void grow(int minCapacity) {
        // 先獲得舊陣列的長度
        int oldCapacity = elementData.length;
        //通過右移1位來實現oldCapacity/2,擴容原來的1.5倍(PS.左移一位*2,右移一位/2)
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //如果新的容量可以放下準備add後的容量
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        //如果新擴容後大於Integer.MAX_VALUE - 8,丟擲OutOfMemoryError
        //為什麼會-8?javadoc說需要保留一些做head
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        //確定了新的容量後,拷貝,new 新的長度的陣列,在賦值 
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

雖然List是一個可變陣列,但是可變是付出了空間的代價。所以,根據實際情況去運用。