为什么要使用 ArrayList(int capacity)？答案

【问题标题】：Why bother using ArrayList(int capacity)?为什么要使用 ArrayList(int capacity)？
【发布时间】：2012-03-20 03:44:43
【问题描述】：

所以几乎每个与 ArrayList 中容量相关的问题都是如何使用它或（奇怪地）访问它，我对这些信息非常熟悉。如果您碰巧知道或大致了解 ArrayList 中有多少项目，我感兴趣的是是否真的值得使用设置容量的 ArrayList 构造函数？

是否有任何全面的基准来比较将元素简单地添加到 ArrayList 与预先设置 ArrayList 的容量需要多长时间？

【问题讨论】：

当 ArrayList 的容量达到时，CLR 会创建一个新的 ArrayList，其容量是原数组的两倍，并将原数组中的所有元素复制到新创建的数组中。因此，如果您对所需的大小有一些想法，可以通过预设 ArrayList 的大小来节省这些额外的工作。
@Deepansh：这不是 Java 问题吗？ CLR 是如何出现的？我猜你的意思是JVM？此外，您的描述似乎是正确的，但“在 CLR”（.Net）中，我预先分配大小需要更多时间。至少，当我在 1000000 个项目上测试它时会发生这种情况。我测试了 10-15 次，每次默认的 ArrayList 构造函数都赢了！
我说的是 ArrayList，但它可以应用于一般概念，即拥有由数组内部支持的集合的列表视图。
对不起 Anthony，因为 ArrayList 也存在于 .net 中，所以我忽略了 java 标签。但我认为 .net 和 java 中的概念是相同的。
@DeepanshGupta 'The details of the growth policy are not specified' for ArrayList 但实际上 JDK 使用的增长因子是 1.5，而不是 2。

标签： java arraylist benchmarking

【解决方案1】：

显然，对于任何特定的应用程序，您都必须测试任何性能调整以确定它们是否真的是优化（以及它们是否真的必要），但有时明确设置容量是值得的。例如：

您正在创建大量的数组列表，其中大部分都非常小。在这种情况下，您可能希望将初始容量设置得非常低，和/或在完成填充给定数组时修剪容量。（在这种情况下，优化与其说是速度问题，不如说是内存使用问题。但请注意，列表本身有内存开销，它包含的数组也是如此，所以在这种情况下，重新设计可能会更好一种减少列表的方法。）
您正在创建一个已知大小非常大的数组列表，并且您希望添加每个元素的时间非常小（可能是因为每次您添加一个元素，您必须向外部数据源发送一些响应）。（默认的几何增长需要摊销恒定时间：每隔一段时间，就会产生巨大的损失，因此整体平均性能完全没问题，但如果您关心单独进行的单个插入，那可能还不够好。）

【讨论】：

【解决方案2】：

我对 ruakh 的回答没有什么实质性的补充，但这里有一个快速测试功能。我保留了一个废弃项目来编写这样的小测试。将 sourceSize 调整为代表您的数据的东西，您可以大致了解效果的大小。如图所示，我看到它们之间的因子约为 2。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;

public class ALTest {
    public static long fill(ArrayList<Byte> al, byte[] source) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (byte b : source) {
            al.add(b);
        }
        return System.currentTimeMillis()-start;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int sourceSize = 1<<20; // 1 MB
        int smallIter = 50;
        int bigIter = 4;

        Random r = new Random();
        byte[] source = new byte[sourceSize];
        for (int i = 0;i<bigIter;i++) {
            r.nextBytes(source);
            {
                long time = 0;
                for (int j = 0;j<smallIter;j++) {
                    ArrayList<Byte> al = new ArrayList<Byte>(sourceSize);
                    time += fill(al,source);
                }
                System.out.print("With: "+time+"ms\t");
            }
            {
                long time = 0;
                for (int j = 0;j<smallIter;j++) {
                    ArrayList<Byte> al = new ArrayList<Byte>();
                    time += fill(al,source);
                }
                System.out.print("Without: "+time+"ms\t");
            }
            {
                long time = 0;
                for (int j = 0;j<smallIter;j++) {
                    ArrayList<Byte> al = new ArrayList<Byte>();
                    time += fill(al,source);
                }
                System.out.print("Without: "+time+"ms\t");
            }
            {
                long time = 0;
                for (int j = 0;j<smallIter;j++) {
                    ArrayList<Byte> al = new ArrayList<Byte>(sourceSize);
                    time += fill(al,source);
                }
                System.out.print("With: "+time+"ms");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

输出：

With: 401ms Without: 799ms  Without: 731ms  With: 347ms
With: 358ms Without: 744ms  Without: 749ms  With: 342ms
With: 348ms Without: 719ms  Without: 739ms  With: 347ms
With: 339ms Without: 734ms  Without: 774ms  With: 358ms

【讨论】：

【解决方案3】：

ArrayList internals 使用简单的数组来存储其元素，如果元素的数量超过底层数组的容量，则需要调整大小。因此，如果您知道 List 将包含多少项，您可以通知 ArrayList 使用所需大小的数组，这样就不需要或执行调整大小的逻辑。

【讨论】：