android 获取ArrayList的Capacity

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。

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。
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：

初始情况：elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}； size = 0;
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)；
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)；
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 codeif (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OutOfMemoryErrorprivate 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 codeint 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) // overflowthrow 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”+1int 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。