ArrayList扩容在add()时触发:先判断size==elementData.length,满则扩容;首次扩容至10,后续按1.5倍增长,不足则取所需最小容量,超限进hugeCapacity();1.5倍是空间与时间的工程折中;预设容量可避免频繁扩容。

add() 时怎么触发 ArrayList 扩容?
扩容不是“定时发生”,而是每次调用 add() 时,先检查是否还有空位:如果 size == elementData.length,立刻扩容。注意,size 是当前元素个数,elementData.length 是底层数组长度——两者相等就“满了”,必须搬新家。
- 首次
add():无参构造的ArrayList底层是空数组(DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA),此时直接扩容到默认容量10,不走 1.5 倍逻辑 - 后续扩容:按
newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)计算,即 ×1.5(如 10→15,15→22,22→33) - 但有个硬约束:若算出的
newCapacity仍小于实际所需最小容量(比如当前 size=10,要加 100 个,minCapacity=110),则直接取minCapacity,跳过 1.5 倍——这是addAll()高效的关键 - 上限兜底:若新容量超过
Integer.MAX_VALUE - 8(即MAX_ARRAY_SIZE),会进hugeCapacity()处理,防止溢出崩溃
为什么选 1.5 倍而不是 2 倍或 1.1 倍?
这不是拍脑袋定的,是空间与时间的工程权衡结果:
- 选 2 倍:扩容次数少,但内存浪费严重——比如从 10 扩到 20,只存了 11 个元素,近一半空间闲置;还容易在大容量时触达 JVM 数组长度上限
- 选 1.1 倍:内存友好,但扩容太频繁——插入 1000 个元素可能触发 40+ 次扩容,每次都要
Arrays.copyOf(),开销叠加成性能瓶颈 - 1.5 倍折中:均摊下来单次
add()时间复杂度仍是O(1),同时避免明显浪费(比如 10→15→22→33→49…,增长平缓可控)
如何避免扩容拖慢性能?
最有效的办法不是改源码,而是“提前说清楚你要装多少”:
- 知道大概数量?直接用带参构造:
new ArrayList(1024),一步到位,零扩容 - 数据来自外部集合?优先用
new ArrayList(collection)构造器,它会把collection.size()当作初始容量(注意:不是所有Collection的size()都是O(1),但ArrayList、HashSet等主流实现都是) - 不确定但有下限?用
ensureCapacity(int minCapacity)主动申请,比如循环前先list.ensureCapacity(500),比边加边扩更省 - 别在循环里反复
new ArrayList():对象创建+潜在扩容+GC,三重开销,复用或预分配更稳
扩容时复制数据到底有多贵?
核心代价在 Arrays.copyOf(),本质是 System.arraycopy() —— 它是 JVM 内部优化的本地方法,但仍是 O(n) 时间操作。影响真实性能的关键点常被忽略:
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- 小数据量(elementData 达到几 MB 甚至几十 MB 时,一次扩容可能卡住几十毫秒,尤其在低延迟服务中会暴露为 P99 尖刺
- 复制过程会暂停 GC 线程(STW 相关阶段),大数组复制可能触发老年代晋升或 CMS 并发模式失败
-
trimToSize()虽能缩容,但本身也是O(n)复制,只建议在确认“后续几乎不增删”且内存敏感的场景使用(如导出报表后长期持有) - 真正的大批量写入(如日志聚合、ETL),应考虑分批提交或切换为
StringBuilder、ByteBuffer等更底层的缓冲结构,而非依赖ArrayList自动管理
扩容机制看着简单,但它的每一次触发都牵扯内存布局、GC 行为和 CPU 缓存局部性。很多线上 OutOfMemoryError: Java heap space 或 STW 时间飙升,追根溯源就是没预估好初始容量,让 ArrayList 在关键时刻反复“搬家”。











