Java中ArrayList初始化容量大小為10的原因是什麼

為什麼HashMap的初始化容量為16？

在聊ArrayList的初始化容量時，要先來回顧一下HashMap的初始化容量。這裡以Java 8源碼為例，HashMap中的相關因素有兩個：初始化容量及裝載因子：

/**
 * The default initial capacity - MUST be a power of two.
 */
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/**
 * The load factor used when none specified in constructor.
 */
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

在HashMap當中，數組的預設初始化容量為16，當資料填入預設容量的0.75時，就會進行2倍擴容。當然，使用者也可以在初始化時傳入指定大小。但要注意的是，最好是2的n次方的數值，如果未設定為2的n次方，HashMap也會將其轉化，反而多了一步操作。

關於HashMap的實作原理的內容，這裡就不再贅述，網路上已經有太多文章講這個了。有一點我們需要知道的是HashMap計算Key值座標的演算法，也就是透過對Key值進行Hash，進而映射到陣列中的座標。

此時，確保HashMap的容量是2的n次方，那麼在hash運算時就可以採用位元運行直接對記憶體進行操作，無需轉換成十進制，效率會更高。

通常，可以認為，HashMap之所以採用2的n次方，同時預設值為16，有以下方面的考量：

• # #減少hash碰撞；

• 提高Map查詢效率；

• #已分配過小防止頻繁擴充；

• 分配過大浪費資源；

總之，HashMap之所以採用16作為預設值，是為了減少hash碰撞，同時提升效率。

ArrayList的初始化容量是10嗎？

下面，先來確認ArrayList的初始化容量是不是10，然後在討論為什麼是這個值。

先來看看Java 8中，ArrayList初始化容量的原始碼：

/**
 * Default initial capacity.
 */
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

很明顯，預設的容器初始化值為10。而且從JDK1.2到JDK1.6，這個數值也總是都是10。

從JDK1.7開始，在初始化ArrayList的時候，預設值初始化為空數組：

    /**
     * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
     * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
     * first element is added.
     */
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    
    /**
     * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
     */
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

此處肯定有朋友說，Java 8中ArrayList默認初始化大小為0，不是10。而且也會發現構造方法上的註解有些奇怪：建構一個初始容量10的空列表。什麼鬼？明明是空的啊！

保留疑問，先來看ArrayList的add方法：

    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

在add方法中呼叫了ensureCapacityInternal方法，進入該方法一開始是一個空容器所以

size=0傳入的minCapacity=1：

    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }

上述方法先透過calculateCapacity來計算容量：

    private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        return minCapacity;
    }

會發現

minCapacity被重新賦值為10（DEFAULT_CAPACITY=10），傳入ensureExplicitCapacity(minCapacity);這minCapacity=10，

##以下是方法體：

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;
        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

上述程式碼中grow方法是用來處理擴容的，將容量擴容為原來的1.5倍。

了解上面的處理流程，我們會發現，本質上ArrayList的初始化容量還是10，只不過使用懶加載而已，這是Java 8為了節省記憶體而進行的優化而已。所以，自始至終，ArrayList的初始化容量都是10。

這裡再多提一下懶載入的好處，當有成千上萬的ArrayList存在程式當中，10個物件的預設大小意味著在建立時為底層陣列分配10個指標（40 或80位元組）並用空值填充它們，一個空數組（用空值填充）佔用大量記憶體。如果能夠延遲初始化數組，那麼就能夠節省大量的記憶體空間。 Java 8的改動就是出於上述目的。

為什麼ArrayList的初始化容量為10？

最後，我們來探討為什麼ArrayList的初始化容量為10。其實，可以說沒有為什麼，就是「感覺」10挺好的，不大不小，剛剛好，眼緣！

首先，在討論HashMap的時候，我們說到HashMap之所以選擇2的n次方，更多的是考慮到hash演算法的效能與碰撞等問題。這個問題對於ArrayList的來說並不存在。 ArrayList只是一個簡單的成長陣列，不用考慮演算法層面的最佳化。只要超過一定的數值，進行成長即可。所以，理論上來講ArrayList的容量是任何正值即可。

ArrayList的文檔中並沒有說明為什麼選擇10，但很大的可能是出於性能損失與空間損失之間的最佳匹配考慮。 10，不是很大，也不是很小，不會浪費太多的記憶體空間，也不會折損太多效能。

如果要問當初到底為什麼選擇10，可能只有問這段程式碼的作者「Josh Bloch」了吧。

如果你仔細觀察，還會發現一些其他有趣的初始化容量數字：

ArrayList-10
Vector-10
HashSet-16
HashMap-16
HashTable-11

ArrayList與Vector初始化容量一樣，為10；HashSet、HashMap初始化容量一樣，為16；而HashTable獨獨使用11，又是一個很有意思的問題。

以上是Java中ArrayList初始化容量大小為10的原因是什麼的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！