背景

看ArrayList源碼時，無意中看到ArrayList的初始化容量大小為10，這就奇怪了！我們都知道ArrayList和HashMap底層都是基于數(shù)組的，但為什么ArrayList不像用HashMap那樣用16作為初始容量大小，而是采用10呢？

于是各方查找資料，求證了這個問題，這篇文章就給大家講講。

為什么HashMap的初始化容量為16？

在聊ArrayList的初始化容量時，要先來回顧一下HashMap的初始化容量。這里以Java 8源碼為例，HashMap中的相關(guān)因素有兩個：初始化容量及裝載因子：

/**
 * The default initial capacity - MUST be a power of two.
 */
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/**
 * The load factor used when none specified in constructor.
 */
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

在HashMap當(dāng)中，數(shù)組的默認初始化容量為16，當(dāng)數(shù)據(jù)填充到默認容量的0.75時，就會進行2倍擴容。當(dāng)然，使用者也可以在初始化時傳入指定大小。但需要注意的是，最好是2的n次方的數(shù)值，如果未設(shè)置為2的n次方，HashMap也會將其轉(zhuǎn)化，反而多了一步操作。

關(guān)于HashMap的實現(xiàn)原理的內(nèi)容，這里就不再贅述，網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)有太多文章講這個了。有一點我們需要知道的是HashMap計算Key值坐標(biāo)的算法，也就是通過對Key值進行Hash，進而映射到數(shù)組中的坐標(biāo)。

此時，保證HashMap的容量是2的n次方，那么在hash運算時就可以采用位運行直接對內(nèi)存進行操作，無需轉(zhuǎn)換成十進制，效率會更高。

通常，可以認為，HashMap之所以采用2的n次方，同時默認值為16，有以下方面的考量：

• 減少hash碰撞；
• 提高Map查詢效率；
• 分配過小防止頻繁擴容；
• 分配過大浪費資源；

總之，HashMap之所以采用16作為默認值，是為了減少hash碰撞，同時提升效率。

ArrayList的初始化容量是10嗎？

下面，先來確認一下ArrayList的初始化容量是不是10，然后在討論為什么是這個值。

先來看看Java 8中，ArrayList初始化容量的源碼：

/**
 * Default initial capacity.
 */
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

很明顯，默認的容器初始化值為10。而且從JDK1.2到JDK1.6，這個值也始終都為10。

從JDK1.7開始，在初始化ArrayList的時候，默認值初始化為空數(shù)組：

 ?  /**
 ? ? * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
 ? ? * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
 ? ? * first element is added.
 ? ? */
 ?  private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
 ? ?
 ?  /**
 ? ? * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
 ? ? */
 ?  public ArrayList() {
 ? ? ?  this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
 ?  }

此處肯定有朋友說，Java 8中ArrayList默認初始化大小為0，不是10。而且還會發(fā)現(xiàn)構(gòu)造方法上的注釋有一些奇怪：構(gòu)造一個初始容量10的空列表。什么鬼？明明是空的??！

保留疑問，先來看一下ArrayList的add方法：

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

在add方法中調(diào)用了ensureCapacityInternal方法，進入該方法一開始是一個空容器所以size=0傳入的minCapacity=1：

 ?  private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
 ? ? ?  ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
 ?  }

上述方法中先通過calculateCapacity來計算容量：

 ?  private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
 ? ? ?  if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
 ? ? ? ? ?  return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
 ? ? ?  }
 ? ? ?  return minCapacity;
 ?  }

會發(fā)現(xiàn)minCapacity被重新賦值為10 （DEFAULT_CAPACITY=10），傳入ensureExplicitCapacity(minCapacity);這minCapacity=10，

下面是方法體：

 ?  private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
 ? ? ?  modCount++;?
 ? ? ?  // overflow-conscious code
 ? ? ?  if (minCapacity - elementData.length > 0)
 ? ? ? ? ?  grow(minCapacity);
 ?  }
 ?  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);
 ?  }

上述代碼中g(shù)row方法是用來處理擴容的，將容量擴容為原來的1.5倍。

了解上面的處理流程，我們會發(fā)現(xiàn)，本質(zhì)上ArrayList的初始化容量還是10，只不過使用懶加載而已，這是Java 8為了節(jié)省內(nèi)存而進行的優(yōu)化而已。所以，自始至終，ArrayList的初始化容量都是10。

這里再多提一下懶加載的好處，當(dāng)有成千上萬的ArrayList存在程序當(dāng)中，10個對象的默認大小意味著在創(chuàng)建時為底層數(shù)組分配10個指針（40 或80字節(jié)）并用空值填充它們，一個空數(shù)組（用空值填充）占用大量內(nèi)存。如果能夠延遲初始化數(shù)組，那么就能夠節(jié)省大量的內(nèi)存空間。Java 8的改動就是出于上述目的。

為什么ArrayList的初始化容量為10？

最后，我們來探討一下為什么ArrayList的初始化容量為10。其實，可以說沒有為什么，就是“感覺”10挺好的，不大不小，剛剛好，眼緣！

首先，在討論HashMap的時候，我們說到HashMap之所以選擇2的n次方，更多的是考慮到hash算法的性能與碰撞等問題。這個問題對于ArrayList的來說并不存在。ArrayList只是一個簡單的增長陣列，不用考慮算法層面的優(yōu)化。只要超過一定的值，進行增長即可。所以，理論上來講ArrayList的容量是任何正值即可。

ArrayList的文檔中并沒有說明為什么選擇10，但很大的可能是出于性能損失與空間損失之間的最佳匹配考量。10，不是很大，也不是很小，不會浪費太多的內(nèi)存空間，也不會折損太多性能。

如果非要問當(dāng)初到底為什么選擇10，可能只有問問這段代碼的作者“Josh Bloch”了吧。

如果你仔細觀察，還會發(fā)現(xiàn)一些其他有意思的初始化容量數(shù)字：

ArrayList-10
Vector-10
HashSet-16
HashMap-16
HashTable-11

ArrayList與Vector初始化容量一樣，為10；HashSet、HashMap初始化容量一樣，為16；而HashTable獨獨使用11，又是一個很有意思的問題。

小結(jié)

有很多問題是沒有明確原因、明確的答案的。就好像一個女孩兒對你沒感覺，可能是因為你不夠好，也可能是她已經(jīng)愛上別人了，但也有很大可能你是不會知道答案。但在尋找原因和答案的過程中，還是能夠?qū)W到很多，成長很多的。沒有對比就沒有傷害，比如HashMap與ArrayList的對比，沒有對比就不知道是否適合，還比如HashMap與ArrayList。當(dāng)然，你還可以試試特立獨行的HashTable，或許適合你呢。

到此這篇關(guān)于Java中為什么ArrayList初始化容量大小為10的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java ArrayList 內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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