[改善Java代码]在明确的场景下,为集合指定初始容量

我们经常使用ArrayList,Vector,Hashmap等集合,一般都是直接用new跟上类名声明出一个集合来,然后使用add,remove,等方法进行操作,而且因为它们是自动管理长度的,所以不用我们特别费心超长问题,这确实是一个非常好的优点,但也有我们需要注意的事项.

下面以ArrayList为例深入了解一下Java是如何实现长度的动态管理的,先从add方法的阅读开始.

 public boolean add(E e) {
         ensureCapacity(size + 1);
         elementData[size++] = e;
         return true;
     }    

我们知道ArrayList是一个大小可变的数组,但它在底层使用的是数组存储(也就是elementData变量),而且数组是定长的,要实现动态长度必然要进行长度的扩展,ensureCapacity方法提供了此功能,代码如下:

     public void ensureCapacity(int minCapacity) {
         modCount++;         //修改计数器
         int oldCapacity = elementData.length;
         //当前需要的长度超过了数组长度，进行扩容处理
         if (minCapacity > oldCapacity) {
             Object oldData[] = elementData;
             //新的容量 = 旧容量 * 1.5 + 1
             int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
                 if (newCapacity < minCapacity)
                     newCapacity = minCapacity;
           //数组拷贝，生成新的数组
           elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
         }
     }  

注意看新数组的长度计算方法,并不是增加一个元素,elementData的长度就加1,而是在达到了elementData长度的临界点时,才将elementData扩容1.5把倍,这样实现有什么好处呢?好处就是避免了多次调用copyOf()方法的性能开销,否则每增加一个元素都要扩容一次,那性能岂不是非常的糟糕.

为什么是1.5倍呢，因为一次扩容太大,占用的内存也就越大,浪费的内存也就越多(1.5倍扩容,最多浪费33%的数组空间,而2.5倍扩容则最多浪费60%的内存),而扩容太小(比如每次扩容1.1倍),则需要多次对数组重新分配内存,性能消耗严重,经过测试验证，扩容1.5倍即满足了性能要求，也减少了内存消耗.

elementData的默认长度是10,如果我们使用默认的方式生命ArrayList,如new ArrayList(),则elementData的初始长度就是10.我们来看ArrayList的无参构造:

     // ArrayList无参构造函数。默认容量是10。
     public ArrayList() {
         this(10);
     }
     // ArrayList带容量大小的构造函数。
     public ArrayList(int initialCapacity) {
         super();
         if (initialCapacity < 0)
             throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                                initialCapacity);
         // 新建一个数组
         this.elementData = new Object[initialCapacity];
     }  

默认初始化时声明了一个长度为10的数组 在通过add方法增加第11个元素时,ArrayList类就自动扩展了,新的elementData数组长度就是(10*3)/2 +1 也就是16,当增加到第17个元素时再次扩容为(16*3)/2+1 也就是25,以此类推,实现了ArrayList的动态数组管理.