奇怪，为什么 ArrayList 初始化容量大小为 10？HashMap 的初始化容量为 16？

背景

看 ArrayList 源码时，无意中看到 ArrayList 的初始化容量大小为 10，这就奇怪了！我们都知道 ArrayList 和 HashMap 底层都是基于数组的，但为什么 ArrayList 不像用 HashMap 那样用 16 作为初始容量大小，而是采用 10 呢？

于是各方查找资料，求证了这个问题，这篇文章就给大家讲讲。

为什么 HashMap 的初始化容量为 16？

在聊 ArrayList 的初始化容量时，要先来回顾一下 HashMap 的初始化容量。这里以 Java 8 源码为例，HashMap 中的相关因素有两个：初始化容量及装载因子：

/** * The default initial capacity - MUST be a power of two. */static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/** * The load factor used when none specified in constructor. */static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

在 HashMap 当中，数组的默认初始化容量为 16，当数据填充到默认容量的 0.75 时，就会进行 2 倍扩容。当然，使用者也可以在初始化时传入指定大小。但需要注意的是，最好是 2 的 n 次方的数值，如果未设置为 2 的 n 次方，HashMap 也会将其转化，反而多了一步操作。

关于 HashMap 的实现原理的内容，这里就不再赘述，网络上已经有太多文章讲这个了。有一点我们需要知道的是 HashMap 计算 Key 值坐标的算法，也就是通过对 Key 值进行 Hash，进而映射到数组中的坐标。

此时，保证 HashMap 的容量是 2 的 n 次方，那么在 hash 运算时就可以采用位运行直接对内存进行操作，无需转换成十进制，效率会更高。

通常，可以认为，HashMap 之所以采用 2 的 n 次方，同时默认值为 16，有以下方面的考量：

• 减少 hash 碰撞；

• 提高 Map 查询效率；

• 分配过小防止频繁扩容；

• 分配过大浪费资源；

总之，HashMap 之所以采用 16 作为默认值，是为了减少 hash 碰撞，同时提升效率。

ArrayList 的初始化容量是 10 吗？

下面，先来确认一下 ArrayList 的初始化容量是不是 10，然后在讨论为什么是这个值。

先来看看 Java 8 中，ArrayList 初始化容量的源码：

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

很明显，默认的容器初始化值为 10。而且从 JDK1.2 到 JDK1.6，这个值也始终都为 10。

从 JDK1.7 开始，在初始化 ArrayList 的时候，默认值初始化为空数组：

/**     * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We     * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when     * first element is added.     */    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};        /**     * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.     */    public ArrayList() {        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;    }

此处肯定有朋友说，Java 8 中 ArrayList 默认初始化大小为 0，不是 10。而且还会发现构造方法上的注释有一些奇怪：构造一个初始容量 10 的空列表。什么鬼？明明是空的啊！

保留疑问，先来看一下 ArrayList 的 add 方法：

public boolean add(E e) {        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!        elementData[size++] = e;        return true;    }

在 add 方法中调用了 ensureCapacityInternal 方法，进入该方法一开始是一个空容器所以 size=0 传入的 minCapacity=1：

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));    }

上述方法中先通过 calculateCapacity 来计算容量：

private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);        }        return minCapacity;    }

会发现 minCapacity 被重新赋值为 10 （DEFAULT_CAPACITY=10），传入 ensureExplicitCapacity(minCapacity);这 minCapacity=10，下面是方法体：

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {        modCount++;
        // overflow-conscious code        if (minCapacity - elementData.length > 0)            grow(minCapacity);    }        private void grow(int minCapacity) {        // overflow-conscious code        int oldCapacity = elementData.length;        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);        if (newCapacity - minCapacity < 0)            newCapacity = minCapacity;        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);    }

上述代码中 grow 方法是用来处理扩容的，将容量扩容为原来的 1.5 倍。

了解上面的处理流程，我们会发现，本质上 ArrayList 的初始化容量还是 10，只不过使用懒加载而已，这是 Java 8 为了节省内存而进行的优化而已。所以，自始至终，ArrayList 的初始化容量都是 10。

这里再多提一下懒加载的好处，当有成千上万的 ArrayList 存在程序当中，10 个对象的默认大小意味着在创建时为底层数组分配 10 个指针（40 或 80 字节）并用空值填充它们，一个空数组（用空值填充）占用大量内存。如果能够延迟初始化数组，那么就能够节省大量的内存空间。Java 8 的改动就是出于上述目的。

为什么 ArrayList 的初始化容量为 10？

最后，我们来探讨一下为什么 ArrayList 的初始化容量为 10。其实，可以说没有为什么，就是“感觉”10 挺好的，不大不小，刚刚好，眼缘！

首先，在讨论 HashMap 的时候，我们说到 HashMap 之所以选择 2 的 n 次方，更多的是考虑到 hash 算法的性能与碰撞等问题。这个问题对于 ArrayList 的来说并不存在。ArrayList 只是一个简单的增长阵列，不用考虑算法层面的优化。只要超过一定的值，进行增长即可。所以，理论上来讲 ArrayList 的容量是任何正值即可。

ArrayList 的文档中并没有说明为什么选择 10，但很大的可能是出于性能损失与空间损失之间的最佳匹配考量。10，不是很大，也不是很小，不会浪费太多的内存空间，也不会折损太多性能。

如果非要问当初到底为什么选择 10，可能只有问问这段代码的作者“Josh Bloch”了吧。

如果你仔细观察，还会发现一些其他有意思的初始化容量数字：

ArrayList-10Vector-10HashSet-16HashMap-16HashTable-11

ArrayList 与 Vector 初始化容量一样，为 10；HashSet、HashMap 初始化容量一样，为 16；而 HashTable 独独使用 11，又是一个很有意思的问题。

小结

有很多问题是没有明确原因、明确的答案的。就好像一个女孩儿对你没感觉，可能是因为你不够好，也可能是她已经爱上别人了，但也有很大可能你是不会知道答案。但在寻找原因和答案的过程中，还是能够学到很多，成长很多的。没有对比就没有伤害，比如 HashMap 与 ArrayList 的对比，没有对比就不知道是否适合，还比如 HashMap 与 ArrayList。当然，你还可以试试特立独行的 HashTable，或许适合你呢。

原文链接：奇怪，为什么ArrayList初始化容量大小为10？