android 获取ArrayList的Capacity

释放双眼,带上耳机,听听看~!

今天,简单讲讲如何获取

ArrayList的Capacity。

这里,需要了解一下ArrayList的源码。

一.ArrayList的源码解析

每个ArrayList实例都有一个容量,该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。它总是至少等于列表的大小。随着向ArrayList中不断添加元素,其容量也自动增长。自动增长会带来数据向新数组的重新拷贝,因此,如果可预知数据量的多少,可在构造ArrayList时指定其容量。在添加大量元素前,应用程序也可以使用ensureCapacity操作来增加ArrayList实例的容量,这可以减少递增式再分配的数量。

这里所说的容量(Capacity)  不是我们通过ArrayList.getSize()获取的返回值,而是ArrayList里的数组的大小,即ArrayList开辟的内存的大小。

有文章说ArrayList默认构造的容量为10,没错。 因为ArrayList的底层是由一个Object[]数组构成的,而这个Object[]数组,默认的长度是10,所以有的文章会说ArrayList长度容量为10。

然而你所指的size()方法,指的是“逻辑”长度。
所谓“逻辑”长度,是指内存已存在的“实际元素的长度” 而“空元素不被计算”

即:当你利用add()方法,向ArrayList内添加一个“元素”时,逻辑长度就增加1位。 而剩下的9个空元素不被计算。

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
System.out.println("size = " + list.size());

输出结果如下:

size = 0

ArrayList默认size()是0.而这时的Capacity已经是10.

ArrayList源码解析

JDK版本不一样,ArrayList类的源码也不一样。

  • JDK1.8

ArrayList类结构

//通过ArrayList实现的接口可知,其支持随机访问,能被克隆,支持序列化
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
//序列版本号
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
  //默认初始容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//被用于空实例的共享空数组实例
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//被用于默认大小的空实例的共享数组实例。其与EMPTY_ELEMENTDATA的区别是:当我们向数组中添加第一个元素时,知道数组该扩充多少。
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* Object[]类型的数组,保存了添加到ArrayList中的元素。ArrayList的容量是该Object[]类型数组的长度
* 当第一个元素被添加时,任何空ArrayList中的elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA将会被
* 扩充到DEFAULT_CAPACITY(默认容量)。
*/
transient Object[] elementData; //非private是为了方便嵌套类的访问
// ArrayList的大小(指其所含的元素个数)
private int size;
......
}

 

ArrayList包含了两个重要的对象:elementData 和 size。

  1. elementData 是”Object[] 类型的数组”,它保存了添加到ArrayList中的元素。实际上,elementData是个动态数组,我们能通过构造函数 ArrayList(int initialCapacity)来执行它的初始容量为initialCapacity;如果通过不含参数的构造函数ArrayList()来创建 ArrayList,则elementData的容量默认是10。elementData数组的大小会根据ArrayList容量的增长而动态的增长,具 体的增长方式,请参考源码分析中的ensureCapacity()函数。
  2. size 则是动态数组的实际大小。

构造函数

ArrayList提供了三种方式的构造器,可以构造一个默认初始容量为10的空列表、构造一个指定初始容量的空列表以及构造一个包含指定collection的元素的列表,这些元素按照该collection的迭代器返回的顺序排列的。

  /**
* 构造一个指定初始容量的空列表
* @param  initialCapacity  ArrayList的初始容量
* @throws IllegalArgumentException 如果给定的初始容量为负值
*/
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
// 构造一个默认初始容量为10的空列表
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* 构造一个包含指定collection的元素的列表,这些元素按照该collection的迭代器返回的顺序排列的
* @param c 包含用于去构造ArrayList的元素的collection
* @throws NullPointerException 如果指定的collection为空
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray()可能不会正确地返回一个 Object[]数组,那么使用Arrays.copyOf()方法
if (elementData.getClass() != Object[].class)
//Arrays.copyOf()返回一个 Object[].class类型的,大小为size,元素为elementData[0,...,size-1]
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}

 

ArrayList构造一个默认初始容量为10的空列表:

  1. 初始情况:elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; size = 0;
  2. 当向数组中添加第一个元素时,通过add(E e)方法中调用的ensureCapacityInternal(size + 1)方法,即ensureCapacityInternal(1);
  3. 在ensureCapacityInternal(int minCapacity)方法中,可得的minCapacity=DEFAULT_CAPACITY=10,然后再调用ensureExplicitCapacity(minCapacity)方法,即ensureExplicitCapacity(10);
  4. 在ensureExplicitCapacity(minCapacity)方法中调用grow(minCapacity)方法,即grow(10),此处为真正具体的数组扩容的算法,在此方法中,通过elementData = Arrays.copyOf(elementData, 10)具体实现了elementData数组初始容量为10的构造。

    调整数组的容量

    从add()与addAll()方法中可以看出,每当向数组中添加元素时,都要去检查添加元素后的个数是否会超出当前数组的长度,如果超出,数组将会进行扩容,以满足添加数据的需求。数组扩容实质上是通过私有的方法ensureCapacityInternal(int minCapacity) -> ensureExplicitCapacity(int minCapacity) -> grow(int minCapacity)来实现的,但在jdk1.8中,向用户提供了一个public的方法ensureCapacity(int
    minCapacity)使用户可以手动的设置ArrayList实例的容量,以减少递增式再分配的数量。此处与jdk1.6中直接通过一个公开的方法ensureCapacity(int minCapacity)来实现数组容量的调整有区别。

/**
* public方法,让用户能手动设置ArrayList的容量
* @param   minCapacity 期望的最小容量
*/
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
// any size if not default element table
? 0
// larger than default for default empty table. It's already
// supposed to be at default size.
: DEFAULT_CAPACITY;
if (minCapacity > minExpand) {
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//当elementData为空时,ArrayList的初始容量最小为DEFAULT_CAPACITY(10)
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
//数组可被分配的最大容量;当需要的数组尺寸超过VM的限制时,可能导致OutOfMemoryError
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
/**
* 增加数组的容量,确保它至少能容纳指定的最小容量的元素量
* @param minCapacity 期望的最小容量
*/
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
//注意此处扩充capacity的方式是将其向右一位再加上原来的数,实际上是扩充了1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); //设置数组可被分配的最大容量
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}

 

附:jdk1.6中ensureCapacity(int minCapacity)方法:

// 确定ArrarList的容量。
// 若ArrayList的容量不足以容纳当前的全部元素,设置 新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
modCount++;  // 将“修改统计数”+1
int oldCapacity = elementData.length;
if (minCapacity > oldCapacity) {
Object oldData[] = elementData;
int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
if (newCapacity < minCapacity)
newCapacity = minCapacity;
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
}

为什么ArrayList自动容量扩充选择扩充1.5倍?

这种算法构造出来的新的数组长度的增量都会比上一次大( 而且是越来越大) ,即认为客户需要增加的数据很多,而避免频繁newInstance 的情况。

这里,总结一下,ArrayList初始化的Capacity是10,当ArrayList的添加的元素大于Capacity时,ArrayList自动扩充1.5倍的Capacity。这个自动容量扩充会新建一个数组,然后把之前的数据考到新的数组里,然后添加新的数据,所以是比较耗时的操作。如果知道ArrayList的最大容量,最好在才初始化时进行指定,可以避免这个问题

二,获取ArrayList的Capacity

因为Capacity是私有的变量,一般是无法获取到的,不过可以通过反射获取。具体代码很简单:

 

import java.lang.reflect.*;
import java.util.*;
public class Test{
public static void main(String[] args) throws Exception {
ArrayList list = new ArrayList();
Field f = ArrayList.class.getDeclaredField("elementData");
f.setAccessible(true);
Object[] elementData = (Object[])f.get(list);
System.out.println(elementData.length);
}
}

这样基本就可以获取到ArrayList的Capacity。

android 获取ArrayList的Capacity就讲完了。

就这么简单。

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