问题

1. ArrayList 的底层数据结构是什么？默认容量是多少？

标准答案

ArrayList 底层基于 动态数组（dynamic array） 实现，使用 Object[] 数组存储元素。默认情况下，JDK 1.8 及以后版本的 ArrayList 初始容量为 0，只有在第一次 add() 操作时才会扩容到 10（即 DEFAULT_CAPACITY = 10）。

答案解析

1. 底层数据结构

ArrayList 的底层数据结构是 动态数组，它与 LinkedList 的链表结构不同，依赖 连续的内存空间 存储数据。

• 首次创建 ArrayList

  List<Integer> list = new ArrayList<>();
  

  ArrayList 初始时 elementData 数组为 空数组，不会立即分配内存。

• 第一次 add() 时触发初始化

  list.add(1);
  

  ArrayList 扩容到 DEFAULT_CAPACITY = 10，实际存储数组 elementData 长度变为 10。

2. 默认容量（JDK 1.8+）

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

• JDK 1.7 及以前：默认初始容量 10，直接分配 Object[10]。
• JDK 1.8 及以后：初始时 elementData 为空数组，只有在第一次 add() 时才扩容至 10，减少不必要的内存占用。

3. 扩容机制

当 ArrayList 需要存储的元素超出当前数组容量时，会触发 扩容，扩容规则如下：

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 1.5 倍扩容

例如：

• 容量 10 扩容到 15
• 容量 15 扩容到 22
• 容量 22 扩容到 33

扩容过程：

1. 创建一个 更大的数组
2. 复制原数组的数据到新数组
3. 丢弃旧数组，使用新数组

扩容涉及 数组拷贝（System.arraycopy()），可能影响性能，因此建议在大量插入数据时 预分配足够的容量 以减少扩容次数：

List<Integer> list = new ArrayList<>(1000); // 预分配 1000 容量，避免频繁扩容

4. ArrayList 与 LinkedList 的对比

特性	ArrayList	LinkedList
底层结构	动态数组 (Object[])	双向链表 (Node)
访问速度	O(1) 随机访问快	O(n) 随机访问慢
插入删除	O(n) 移动数据，性能低	O(1) 修改指针，性能高
内存占用	较低，仅存储数据	较高，额外存储指针
适用场景	读多写少（如缓存）	写多读少（如队列）

深入追问

1. 为什么 JDK 1.8 之后 ArrayList 初始容量变为 0，而不是直接 10？

   • 这样可以减少内存占用，只有在 add() 时才分配数组，适用于未必需要添加数据的情况。

2. 扩容 1.5 倍的依据是什么？为什么不是 2 倍？

   • 1.5 倍是时间复杂度与空间利用率的折中。
   • 2 倍扩容会增加内存占用，而 1.5 倍减少了碎片化的浪费，避免 GC 压力。

3. 如何减少 ArrayList 的扩容影响？

   • 预分配容量 new ArrayList<>(expectedSize)。
   • 使用 ensureCapacity(int minCapacity) 主动扩容。

相关面试题

• ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？
• 为什么 ArrayList 的扩容不是按固定大小增加？
• 如何优化 ArrayList 的性能，减少扩容开销？