背景
看ArrayList源碼時(shí)，無意中看到ArrayList的初始化容量大小為10，這就奇怪了！我們都知道ArrayList和HashMap底層都是基于數(shù)組的，但為什么ArrayList不像用HashMap那樣用16作為初始容量大小，而是采用10呢？
于是各方查找資料，求證了這個(gè)問題，這篇文章就給大家講講。
為什么HashMap的初始化容量為16？
在聊ArrayList的初始化容量時(shí)，要先來回顧一下HashMap的初始化容量。這里以Java 8源碼為例，HashMap中的相關(guān)因素有兩個(gè)：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(dāng)中，數(shù)組的默認(rèn)初始化容量為16，當(dāng)數(shù)據(jù)填充到默認(rèn)容量的0.75時(shí)，就會(huì)進(jìn)行2倍擴(kuò)容。當(dāng)然，使用者也可以在初始化時(shí)傳入指定大小。但需要注意的是，最好是2的n次方的數(shù)值，如果未設(shè)置為2的n次方，HashMap也會(huì)將其轉(zhuǎn)化，反而多了一步操作。
關(guān)于HashMap的實(shí)現(xiàn)原理的內(nèi)容，這里就不再贅述，網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)有太多文章講這個(gè)了。有一點(diǎn)我們需要知道的是HashMap計(jì)算Key值坐標(biāo)的算法，也就是通過對(duì)Key值進(jìn)行Hash，進(jìn)而映射到數(shù)組中的坐標(biāo)。
此時(shí)，保證HashMap的容量是2的n次方，那么在hash運(yùn)算時(shí)就可以采用位運(yùn)行直接對(duì)內(nèi)存進(jìn)行操作，無需轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，效率會(huì)更高。
通常，可以認(rèn)為，HashMap之所以采用2的n次方，同時(shí)默認(rèn)值為16，有以下方面的考量：
- 減少hash碰撞；
- 提高M(jìn)ap查詢效率；
- 分配過小防止頻繁擴(kuò)容；
- 分配過大浪費(fèi)資源；
總之，HashMap之所以采用16作為默認(rèn)值，是為了減少hash碰撞，同時(shí)提升效率。
ArrayList的初始化容量是10嗎？
下面，先來確認(rèn)一下ArrayList的初始化容量是不是10，然后在討論為什么是這個(gè)值。
先來看看Java 8中，ArrayList初始化容量的源碼：
/** * Default initial capacity. */private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
很明顯，默認(rèn)的容器初始化值為10。而且從JDK1.2到JDK1.6，這個(gè)值也始終都為10。
從JDK1.7開始，在初始化ArrayList的時(shí)候，默認(rèn)值初始化為空數(shù)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(rèn)初始化大小為0，不是10。而且還會(huì)發(fā)現(xiàn)構(gòu)造方法上的注釋有一些奇怪：構(gòu)造一個(gè)初始容量10的空列表。什么鬼？明明是空的?。?/p>
保留疑問，先來看一下ArrayList的add方法：
public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; }
在add方法中調(diào)用了ensureCapacityInternal方法，進(jìn)入該方法一開始是一個(gè)空容器所以size=0傳入的minCapacity=1：
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); }
上述方法中先通過calculateCapacity來計(jì)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(huì)發(fā)現(xiàn)minCapacity被重新賦值為10 （DEFAULT_CAPACITY=10），傳入ensureExplicitCapacity(minCapacity);這minCapacity=10，下面是方法體：
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 = hugeCapacity(minCapacity); // minCapacity is usually close to size, so this is a win: elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }
上述代碼中g(shù)row方法是用來處理擴(kuò)容的，將容量擴(kuò)容為原來的1.5倍。
了解上面的處理流程，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，本質(zhì)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(jié)省內(nèi)存而進(jìn)行的優(yōu)化而已。所以，自始至終，ArrayList的初始化容量都是10。
這里再多提一下懶加載的好處，當(dāng)有成千上萬的ArrayList存在程序當(dāng)中，10個(gè)對(duì)象的默認(rèn)大小意味著在創(chuàng)建時(shí)為底層數(shù)組分配10個(gè)指針（40 或80字節(jié)）并用空值填充它們，一個(gè)空數(shù)組（用空值填充）占用大量?jī)?nèi)存。如果能夠延遲初始化數(shù)組，那么就能夠節(jié)省大量的內(nèi)存空間。Java 8的改動(dòng)就是出于上述目的。
為什么ArrayList的初始化容量為10？
最后，我們來探討一下為什么ArrayList的初始化容量為10。其實(shí)，可以說沒有為什么，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(shí)候，我們說到HashMap之所以選擇2的n次方，更多的是考慮到hash算法的性能與碰撞等問題。這個(gè)問題對(duì)于ArrayList的來說并不存在。ArrayList只是一個(gè)簡(jiǎn)單的增長(zhǎng)陣列，不用考慮算法層面的優(yōu)化。只要超過一定的值，進(jìn)行增長(zhǎng)即可。所以，理論上來講ArrayList的容量是任何正值即可。
ArrayList的文檔中并沒有說明為什么選擇10，但很大的可能是出于性能損失與空間損失之間的最佳匹配考量。10，不是很大，也不是很小，不會(huì)浪費(fèi)太多的內(nèi)存空間，也不會(huì)折損太多性能。
如果非要問當(dāng)初到底為什么選擇10，可能只有問問這段代碼的作者“Josh Bloch”了吧。
如果你仔細(xì)觀察，還會(huì)發(fā)現(xiàn)一些其他有意思的初始化容量數(shù)字：
ArrayList-10Vector-10HashSet-16HashMap-16HashTable-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(dú)獨(dú)使用11，又是一個(gè)很有意思的問題。
小結(jié)
有很多問題是沒有明確原因、明確的答案的。就好像一個(gè)女孩兒對(duì)你沒感覺，可能是因?yàn)槟悴粔蚝茫部赡苁撬呀?jīng)愛上別人了，但也有很大可能你是不會(huì)知道答案。但在尋找原因和答案的過程中，還是能夠?qū)W到很多，成長(zhǎng)很多的。沒有對(duì)比就沒有傷害，比如HashMap與ArrayList的對(duì)比，沒有對(duì)比就不知道是否適合，還比如HashMap與ArrayList。當(dāng)然，你還可以試試特立獨(dú)行的HashTable，或許適合你呢。
