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JDK 源码中怎么分析 ArrayList 的扩容机制与数组拷贝原理

轻静吖_7734

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发布时间:2026-08-12 18:41:07

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来源于php中文网

原创

ArrayList扩容通过容量判断→新容量计算→数组复制三步完成:add()触发ensureCapacityInternal检查,grow()按1.5倍(oldCapacity + oldCapacity>>1)计算新容量,不足则取minCapacity,超限走hugeCapacity,最终由Arrays.copyOf调用System.arraycopy完成浅拷贝。

jdk 源码中怎么分析 arraylist 的扩容机制与数组拷贝原理

直接看 JDK 8 源码就能理清 ArrayList 扩容的完整链路:它不是凭空变大,而是靠 容量判断 → 新容量计算 → 数组复制 三步闭环完成的。关键不在“要不要扩”,而在于“扩多少”和“怎么搬”。

扩容触发点在 add() 方法里

每次调用 add(E e),第一件事就是检查是否够用:

  • 执行 ensureCapacityInternal(size + 1),传入“加完这个元素后至少需要几个位置”
  • 如果当前 elementData.length < size + 1,就进入扩容流程
  • 无参构造首次添加时,elementData 是 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA(长度为 0),这时会直接把最小容量设为 DEFAULT_CAPACITY(即 10)

新容量按 1.5 倍算,但不是死规则

真正算容量是在 grow(int minCapacity) 方法里:

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  • 先取旧容量:int oldCapacity = elementData.length
  • 再算理论新容量:int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)(位运算等价于 ×1.5,更快)
  • 但如果批量添加(比如 addAll)导致 minCapacity 比这个 1.5 倍还大,就直接用 minCapacity
  • 最后还要防溢出:超过 MAX_ARRAY_SIZE(Integer.MAX_VALUE - 8)就走 hugeCapacity 特殊处理

数组拷贝靠 Arrays.copyOf,本质是 System.arraycopy

Arrays.copyOf(elementData, newCapacity) 是扩容的最终动作:

  • 它内部调用的是 native 的 System.arraycopy,效率极高
  • 拷贝的是引用值(Object[]),属于浅拷贝 —— 原数组和新数组里的对象地址相同,只是数组容器变了
  • 没被覆盖的旧数组会在下次 GC 时回收,频繁扩容会增加 GC 压力

注意两个空数组的区别

源码里有两个长度为 0 的静态数组,作用不同:

  • DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA:无参构造(new ArrayList<>())用,首次 add 触发扩容到 10
  • EMPTY_ELEMENTDATA:显式指定容量为 0(new ArrayList<>(0))用,首次 add 就按需扩(比如加 1 个就扩成 1)

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