关于java:奇怪为什么ArrayList初始化容量大小为10

背景

看 ArrayList 源码时，无心中看到 ArrayList 的初始化容量大小为 10，这就奇怪了！咱们都晓得 ArrayList 和 HashMap 底层都是基于数组的，但为什么 ArrayList 不像用 HashMap 那样用 16 作为初始容量大小，而是采纳 10 呢？

于是各方查找材料，求证了这个问题，这篇文章就给大家讲讲。

为什么 HashMap 的初始化容量为 16？

在聊 ArrayList 的初始化容量时，要先来回顾一下 HashMap 的初始化容量。这里以 Java 8 源码为例，HashMap 中的相干因素有两个：初始化容量及装载因子：

/**
 * 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 当中，数组的默认初始化容量为 16，当数据填充到默认容量的 0.75 时，就会进行 2 倍扩容。当然，使用者也能够在初始化时传入指定大小。但须要留神的是，最好是 2 的 n 次方的数值，如果未设置为 2 的 n 次方，HashMap 也会将其转化，反而多了一步操作。

对于 HashMap 的实现原理的内容，这里就不再赘述，网络上曾经有太多文章讲这个了。有一点咱们须要晓得的是 HashMap 计算 Key 值坐标的算法，也就是通过对 Key 值进行 Hash，进而映射到数组中的坐标。

此时，保障 HashMap 的容量是 2 的 n 次方，那么在 hash 运算时就能够采纳位运行间接对内存进行操作，无需转换成十进制，效率会更高。

通常，能够认为，HashMap 之所以采纳 2 的 n 次方，同时默认值为 16，有以下方面的考量：

• 缩小 hash 碰撞；
• 进步 Map 查问效率；
• 调配过小避免频繁扩容；
• 调配过大浪费资源；

总之，HashMap 之所以采纳 16 作为默认值，是为了缩小 hash 碰撞，同时晋升效率。

ArrayList 的初始化容量是 10 吗？

上面，先来确认一下 ArrayList 的初始化容量是不是 10，而后在探讨为什么是这个值。

先来看看 Java 8 中，ArrayList 初始化容量的源码：

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

很显著，默认的容器初始化值为 10。而且从 JDK1.2 到 JDK1.6，这个值也始终都为 10。

从 JDK1.7 开始，在初始化 ArrayList 的时候，默认值初始化为空数组：

    /**
     * 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;}

此处必定有敌人说，Java 8 中 ArrayList 默认初始化大小为 0，不是 10。而且还会发现构造方法上的正文有一些奇怪：结构一个初始容量 10 的空列表。什么鬼？明明是空的啊！

保留疑难，先来看一下 ArrayList 的 add 办法：

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

在 add 办法中调用了 ensureCapacityInternal 办法，进入该办法一开始是一个空容器所以 size=0 传入的minCapacity=1：

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

上述办法中先通过 calculateCapacity 来计算容量：

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

会发现 minCapacity 被从新赋值为 10（DEFAULT_CAPACITY=10），传入 ensureExplicitCapacity(minCapacity); 这minCapacity=10，上面是办法体：

    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);
    }

上述代码中 grow 办法是用来解决扩容的，将容量扩容为原来的 1.5 倍。

理解下面的解决流程，咱们会发现，实质上 ArrayList 的初始化容量还是 10，只不过应用懒加载而已，这是 Java 8 为了节俭内存而进行的优化而已。所以，从头至尾，ArrayList 的初始化容量都是 10。

这里再多提一下懒加载的益处，当有成千上万的 ArrayList 存在程序当中，10 个对象的默认大小意味着在创立时为底层数组调配 10 个指针（40 或 80 字节）并用空值填充它们，一个空数组（用空值填充）占用大量内存。如果可能提早初始化数组，那么就可能节俭大量的内存空间。Java 8 的改变就是出于上述目标。

为什么 ArrayList 的初始化容量为 10？

最初，咱们来探讨一下为什么 ArrayList 的初始化容量为 10。其实，能够说没有为什么，就是“感觉”10 挺好的，不大不小，刚刚好，眼缘！

首先，在探讨 HashMap 的时候，咱们说到 HashMap 之所以抉择 2 的 n 次方，更多的是思考到 hash 算法的性能与碰撞等问题。这个问题对于 ArrayList 的来说并不存在。ArrayList 只是一个简略的增长阵列，不必思考算法层面的优化。只有超过肯定的值，进行增长即可。所以，实践上来讲 ArrayList 的容量是任何正值即可。

ArrayList 的文档中并没有阐明为什么抉择 10，但很大的可能是出于性能损失与空间损失之间的最佳匹配考量。10，不是很大，也不是很小，不会节约太多的内存空间，也不会折损太多性能。

如果非要问当初到底为什么抉择 10，可能只有问问这段代码的作者“Josh Bloch”了吧。

如果你仔细观察，还会发现一些其余有意思的初始化容量数字：

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

ArrayList 与 Vector 初始化容量一样，为 10；HashSet、HashMap 初始化容量一样，为 16；而 HashTable 独独应用 11，又是一个很有意思的问题。

小结

有很多问题是没有明确起因、明确的答案的。就如同一个女孩儿对你没感觉，可能是因为你不够好，也可能是她曾经爱上他人了，但也有很大可能你是不会晓得答案。但在寻找起因和答案的过程中，还是可能学到很多，成长很多的。没有比照就没有挫伤，比方 HashMap 与 ArrayList 的比照，没有比照就不晓得是否适宜，还比方 HashMap 与 ArrayList。当然，你还能够试试特立独行的 HashTable，或者适宜你呢。

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