【2021-07-01】初始化一个空的 ArrayList，此时底层数组的容量为多少？添加一个元素后，容量为多少？

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答：

初始化一个空的 ArrayList ,此时底层数组的容量为 0，添加一个元素后，底层数组的容量为 10。

在 ArrayList 中，存储数据的底层是一个可支持动态扩容的数组 elementData:

transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

首先，我们通过反射，获取到 elementData 字段，来验证下我们的答案是否正确：

import java.lang.reflect.Field;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        System.out.println("elementData length : " + getArrayListElementDataLength(list));

        list.add(1);

        System.out.println("elementData length : " + getArrayListElementDataLength(list));
    }

    private static int getArrayListElementDataLength(ArrayList list) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
        Class<? extends List> listClass = list.getClass();
        Field field = listClass.getDeclaredField("elementData");
        field.setAccessible(true);
        Object[] elementData = (Object[]) field.get(list);
        return elementData.length;
    }
}

程序运行，输出结果为：

elementData length : 0
elementData length : 10

原因解释：

首先，我们来看下 ArrayList 的无参构造器：

/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
*/
public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

当我们初始化一个没有指定容量大小的 ArrayList 时，构造器只是将 elementData 赋值给了一个空数组。

我们来看下 ArrayList 的 add 方法：

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

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

我们看到，每次向 ArrayList 添加元素时，都会执行一个 ensureCapacityInternal 方法，该方法用来保证每次向 ArrayList 中添加元素时，底层数组 elementData 容量是足够的，进入到该方法，我们看到第一行代码会执行一个判断语句：

if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
    minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}

当 elementData 数组为空，就会将 minCapacity 赋值给 DEFAULT_CAPACITY (10) 和 minCapacity 较大的那一个；添加一个元素，minCapacity 为 1，而 DEFAULT_CAPACITY 为 10；

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

所以，一个空的 ArrayList 在第一次添加元素后，底层的 elementData 就会变为一个长度为 10 的数组。