面试题：Java ArrayList 的扩容机制是什么？

在 Java 中，ArrayList 是一个基于动态数组的数据结构。由于其内部使用数组来存储元素，因此当添加新元素而现有容量不足以容纳这些元素时，就需要进行扩容操作。以下是 ArrayList 的扩容机制的详细说明：

扩容触发条件

ArrayList 的扩容发生在试图向列表中添加新元素但当前容量不足以容纳该元素时。具体来说，当你调用 add(E e) 或其他增加列表大小的方法时，如果发现当前的数组已经满了（即 elementData.length == size），就会触发扩容操作。

扩容策略

默认情况下，ArrayList 的初始容量是 10。当需要扩容时，默认行为是将容量扩大为原来的 1.5 倍（即 oldCapacity + (oldCapacity >> 1)）。这里的 >> 1 表示将原容量右移一位，等价于除以 2，所以新的容量大约等于原容量的 1.5 倍。

• 公式：newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)

例如，如果当前容量是 40，则新的容量将是 60（40 + 20）。

扩容过程

1. 创建新数组：根据计算出的新容量创建一个新的数组。
2. 复制数据：将旧数组中的所有元素复制到新数组中。这一步通常通过 Arrays.copyOf() 方法完成，这是一个高效的操作，它利用了底层的本地代码实现快速复制。
3. 更新引用：将 ArrayList 内部指向数组的引用更新为新数组。

性能考虑

虽然扩容可以确保 ArrayList 能够处理更多的元素，但它也带来了一定的性能开销，因为涉及到数组的重新分配和复制。为了减少不必要的扩容次数，在预先知道要存储多少个元素的情况下，可以通过构造函数指定初始容量，从而避免多次扩容带来的额外开销。

// 创建一个具有指定初始容量的 ArrayList
ArrayList<String> list = new ArrayList<>(initialCapacity);

此外，如果应用频繁地添加或删除大量元素，可能需要考虑使用其他数据结构，如 LinkedList，尽管它的随机访问效率不如 ArrayList 高，但在某些场景下更适合进行频繁的插入和删除操作。

总之，了解 ArrayList 的扩容机制有助于优化程序性能，特别是在处理大量数据时尤为重要。合理设置初始容量可以有效减少扩容次数，提高程序执行效率。