Java 源码解析中 ArrayList 扩容 1.5 倍的底层源码逻辑是什么

冷漠man

冷漠man

2026-08-02

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原创

arraylist扩容1.5倍源于位运算oldcapacity + (oldcapacity >> 1),首次扩容为0→10,后续按该公式增长;扩容在add/addall前触发,真正耗时的是arrays.copyof导致的o(n)数组拷贝。

java 源码解析中 arraylist 扩容 1.5 倍的底层源码逻辑是什么

ArrayList 扩容 1.5 倍不是 magic number,而是源码中一条位运算语句的自然结果:每次扩容计算新容量时,执行 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)。它不依赖浮点乘法,全程整数运算,高效且无舍入误差。

扩容触发时机:在“放不下之前”就判断

扩容发生在 add()addAll() 调用的最开始,而非数组填满后:

  • 调用 add(e) 时,先检查 size + 1 > elementData.length
  • 调用 addAll(c) 时,检查 size + c.size() > elementData.length
  • 只要待插入后总元素数超过当前数组长度,立刻触发扩容

首次扩容是特例:0 → 10,不走 1.5 倍公式

无参构造 new ArrayList() 使用的是空数组 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA(长度为 0):

Java JDK 25
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Java JDK 25 来自 OpenJDK 官方归档,版本为 JDK 25,本条下载地址已指向官方 Windows x64 zip 安装包直链,适合调试旧项目或兼容旧版 Java 运行环境。

下载
  • 第一次 add() 进入 calculateCapacity() 方法,直接返回 Math.max(10, size+1) → 10
  • 后续扩容才进入 grow(),启用 oldCapacity + (oldCapacity >> 1) 公式
  • new ArrayList(0) 行为同无参构造;new ArrayList(1) 则直接分配长度为 1 的数组

1.5 倍怎么算:右移一位 ≈ 除以 2

核心代码位于 grow(int minCapacity) 中:

  • oldCapacity >> 1 是无符号右移 1 位,等价于整数除以 2(向下取整)
  • 所以 10 → 10 + 5 = 1515 → 15 + 7 = 2222 → 22 + 11 = 33
  • 若计算出的 newCapacity 仍小于所需最小容量(如 addAll(100) 时当前容量仅 50),则直接设为 minCapacity

真正耗时操作:数组拷贝,不是算容量

确定新容量只是毫秒级计算;实际性能开销来自数据迁移:

  • 调用 Arrays.copyOf(elementData, newCapacity)
  • 底层依赖 System.arraycopy,时间复杂度 O(n),n 是当前 size
  • 复制过程产生临时对象,可能引发 Minor GC,尤其当元素本身含大字段(如 byte[])时更明显

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