Java中list扩容机制

原创

mob64ca12ee66e3 2024-11-28 06:55:11 ©著作权

©著作权归作者所有：来自51CTO博客作者mob64ca12ee66e3的原创作品，请联系作者获取转载授权，否则将追究法律责任

理解Java中List扩容机制

在Java编程中，List是一个非常关键的数据结构。特别是在添加大量数据时，List的扩容机制显得尤为重要。本文将通过过程的概述、详细的代码示例和解释来帮助你理解Java List的扩容机制。

1. 扩容机制的基本流程

List的扩容机制主要分为以下几个步骤。我们可以通过下面的表格来更好地理解每一步：

步骤	描述
1	创建一个初始的`ArrayList`，默认容量为10
2	添加元素，检查当前大小
3	当元素数量达到当前容量时，进行扩容
4	创建一个新的数组，其容量为原来的1.5倍
5	将原数组中的元素复制到新数组
6	替换旧数组，继续添加新元素

2. 扩容具体实现的代码示例

在下面的代码示例中，我们将自定义一个简单的ArrayList类来展示List扩容的实际过程。

import java.util.Arrays;

public class CustomArrayList<T> {
    private Object[] elementData; // 存储元素的数组
    private int size; // 当前元素数量

    // 默认构造函数，初始化容量为10
    public CustomArrayList() {
        elementData = new Object[10]; // 初始容量为10
        size = 0; // 初始元素数量为0
    }

    // 添加元素的方法
    public void add(T element) {
        // 检查是否需要扩容
        if (size == elementData.length) { // 如果当前大小等于数组的长度
            resize(); // 进行扩容
        }
        elementData[size++] = element; // 将元素添加到数组并增加大小
    }

    // 扩容的方法
    private void resize() {
        int newCapacity = elementData.length + (elementData.length >> 1); // 新容量为当前长度的1.5倍
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); // 使用Arrays.copyOf复制元素到新数组
    }

    // 获取当前元素数量
    public int size() {
        return size; // 返回元素数量
    }
}

代码注解

定义一个类： 我们创建一个名为 CustomArrayList 的类，泛型为 T。
成员变量：
- elementData：存储元素的数组。
- size：跟踪当前存储的元素数量。
构造函数： 在构造函数中，我们初始化数组容量为10。
添加元素： 在 add 方法中，首先检查当前元素数量是否已达到数组的容量。如果是，则调用 resize 方法进行扩容，然后将新元素添加到数组中。
扩容方法： 在 resize 方法中，首先计算新的容量为原来容量的1.5倍，然后使用 Arrays.copyOf 将旧数组的元素复制到扩容的数组中。
获取元素数量： size 方法返回当前存储的元素数量。

3. 扩容过程的旅行图

为了帮助你更直观地理解扩容过程，我们可以使用Mermaid语法绘制一张旅行图：

journey
    title Java List Expansion Journey
    section Step 1: Initialize
      Create initial ArrayList with capacity 10: 5: Create a new ArrayList
    section Step 2: Add Element
      Check if current size equals length: 5: Check size == length
    section Step 3: Trigger Resize
      Begin resizing the list: 5: Trigger resize
    section Step 4: Create New Array
      Create new array with 1.5 times capacity: 5: Create new capacity
    section Step 5: Copy Old Elements
      Copy elements from old array to new array: 5: Copy elements
    section Step 6: Continue Adding
      Add new elements to the resized array: 5: Continue adding