为 ArrayList 创建对象时的默认内存分配答案

【问题标题】：Default memory allocation on object creation for ArrayList为 ArrayList 创建对象时的默认内存分配
【发布时间】：2014-05-28 16:39:12
【问题描述】：

假设我们正在创建一个 ArrayList 对象，如

ArrayList<User> list=new ArrayList<User>();
System.out.println(list.size());   // it will be 0 at this time

现在我的问题是，当在堆中创建此列表对象时，它将分配什么内存。如果列表的大小动态增长，我想知道在运行时如何分配此内存大小。

【问题讨论】：

ArrayList 的初始容量为 10。 10*（引用User对象的内存大小）+（开销）可能是初始分配的内存
@CyberneticTwerkGuruOrc 从技术上讲，这将是 10 *（引用的内存大小）+（开销）
好的@CyberneticTwerkGuruOrc，但你能告诉我这是如何工作的吗？我的意思是在运行时如何选择？？
@user3580294 啊，是的，你是对的。让我编辑一下
您的问题令人困惑（不清楚）。 size() 方法与 JVM 为您的列表分配的实际内存没有任何关系。您可能应该先阅读一下docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/ArrayList.html，然后再提出一些明确的问题。

标签： java memory-management collections arraylist

【解决方案1】：

ArrayList<User> list=new ArrayList<User>();

将创建一个空的ArrayList。此时不会创建或添加任何 User 对象到 ArrayList，并且在您明确添加之前永远不会。

此时size() 将返回0，因为ArrayList 中没有元素。

ArrayList 有一个大小并且有一个capacity。 ArrayList 由数组支持。容量是数组在某一点的大小。

每个ArrayList 实例都有一个capacity。容量是大小用于存储列表中元素的数组。它总是在至少与列表大小一样大。随着元素被添加到 ArrayList，它的容量会自动增长。成长的细节除了添加元素具有固定摊销时间成本。

当通过default constructor 创建一个ArrayList 时，会创建一个容量为10 的ArrayList。

所以从技术上讲，列表实际占用的内存将基于容量。但请注意，数组/列表是空的。因此，容量的增加只会对占用的整体规模产生边际影响。

您可以使用Java VisualVM（包含在JDK 中）之类的工具来检查对象占用的大小。

【讨论】：

【解决方案2】：

第 1 部分： 创建列表对象时分配了哪些内存：

当创建一个没有默认大小的 ArrayList 时，会调用以下构造函数：

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

super() 这里调用了一个什么都不做的 AbstractList 构造函数。 this.elementData 设置为一个空的对象数组。因此，分配的内存将是 ArrayList 类的不同属性的大小之和 + 分配给类本身的 16 个字节：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

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

/**
 * Shared empty array instance used for empty instances.
 */
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

/**
 * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
 * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
 * empty ArrayList with elementData == EMPTY_ELEMENTDATA will be expanded to
 * DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
 */
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

/**
 * The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
 *
 * @serial
 */
private int size;

 ....

您可以查看default sizes of primitive data types 并进行数学运算以了解所使用的确切内存。

但是，由于初始化了一个空的 elementData 数组，因此没有使用内存来存储任何数据。

第 2 部分：如果列表的大小动态增长，如何在运行时分配此内存大小。

首先我们看到 ArrayList 使用数组elementData 来保存对象。有一种方法可以摊销常数时间，但我记不清它的名字了。

但是想法是，当ArrayList类使用的数组被填充时，数组的大小会增加一倍。当 ArrayList 元素被删除，只填充了数组的 1/4 时，数组的大小减半。

【讨论】：

【解决方案3】：

要回答问题的第二部分，是的，当您向 ArrayList 添加元素时，分配的内存会动态增长。您可以通过查看源代码来估计空 ArrayList 的大小。 ArrayList 本身只声明了三个字段：

private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
private transient Object[] elementData;
private int size;

对于一个空列表，它将在 64 位 jvm 中消耗 20 个字节。 ArrayList 扩展了 AbstractList 声明（包括它的私有类）：

int cursor = 0;
int lastRet = -1;
int expectedModCount = modCount;
protected transient int modCount = 0;
private int offset;
private int size;
private int expectedModCount;

增加了 28 个字节，所以总共 48 个字节。

【讨论】：