面试题：Java中ArrayList性能优化之扩容机制相关

Question

请简述Java中ArrayList的扩容机制，以及如何通过设置初始容量来优化其性能？

Answer 1

ArrayList的扩容机制

1. 初始容量：当创建一个ArrayList对象时，如果没有指定初始容量，默认容量为10。例如ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();，此时其内部数组的初始容量为10。
2. 容量检查与扩容：当向ArrayList中添加元素时，会先检查当前元素个数是否达到了数组的容量。如果达到了，就会进行扩容。扩容时，新的容量是原来容量的1.5倍（int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);，即原容量加上原容量的一半）。然后会创建一个新的数组，其容量为新计算的容量，并将原数组的内容复制到新数组中。例如，当原容量为10，添加第11个元素时，新容量变为15（10 + 10/2），并创建新数组进行数据复制。
3. 添加大量元素时：如果在短时间内需要添加大量元素，频繁的扩容操作会导致性能开销，因为每次扩容都涉及到数组的复制。

通过设置初始容量优化性能

1. 场景：如果事先知道大概需要存储的元素数量，可以在创建ArrayList时指定初始容量。例如，预计要存储100个元素，ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(100);。
2. 好处：这样可以避免在添加元素过程中频繁扩容，减少数组复制的开销，从而提高性能。因为直接创建了足够大的内部数组，不需要多次创建新数组和复制数据。