Java 8 ArrayList hugeCapacity 函數與 MAX_ARRAY_SIZE

1、背景

今天有一個朋友問到一個為什麼 ArrayList 源碼擴容方法中，數組長度最大值是 MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8 的問題（真的是MAX_ARRAY_SIZE？ ）。

并給出下列截圖：

2、别急，讓我們捋一捋

我們先搞清楚這裡幾個關鍵變量的含義：

• min capacity 這次擴容最小需要的容量
• old capacity 擴容前原始數組容量
• newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1) 是預計要擴容到的容量

之前講過，看源碼看不太懂時要多看注釋。

/**
     * The maximum size of array to allocate.
     * Some VMs reserve some header words in an array.
     * Attempts to allocate larger arrays may result in
     * OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
     */
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
           

這裡說 Some VMs reserve some header words in an array. 即有些虛拟機會在數組中儲存 header words 頭部字。

對象頭可以看這裡：

https://cloud.tencent.com/developer/article/1413543 https://stackoverflow.com/questions/26357186/what-is-in-java-object-header

PS: 數組有點特殊性，數組對象要額外存儲數組元素長度在頭部，少了這8個長度可能與此有關。

嘗試配置設定大于 MAX_ARRAY_SIZE 長度的數組會導緻 OOM （換句話說，超過了該虛拟機的數組長度限制）。

grow 函數的目的是：提高容量以便至少滿足最少 minCapacity 容量！！

/**
     * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
     * number of elements specified by the minimum capacity argument.
     *
     * @param minCapacity the desired minimum capacity
     */
    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);
    }

    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }           

有些虛拟機大于 MAX_ARRAY_SIZE (Integer.MAX -8 )就容易OOM （注意隻是有些）

注意前提是 new - MAX_ARRAY_SIZE >0 就意味着 正常情況下新的擴容長度大于了 MAX_ARRAY_SIZE。

此時最大可以擴容到 Integer.MAX，因為數組長度是整數。

因為數組理論上長度就是 Integer.MAX_VALUE 個别JVM 設計上的問題 咱們可以盡量照顧下 但并不是說一定因為個别JVM 就一定不讓擴容到 整數最大值長度。

如果再滿了 那麼對不起 直接到将數組長度設定為整數最大值， 愛咋咋地！

是以，數組最大容量是 Integer.MAX_VALUE （提問的說法有問題） ，在圖示情況擴容到 MAX_ARRAY_SIZE 是為了擴容到 MAX_ARRAY_SIZE以上長度就OOM的虛拟機可以盡量不OOM，如果還放不下沒辦法，對不起了大兄弟！

3 Learn more

你以為這就完了嗎？

其實上面的問題并不是重點。

看這這段代碼最重點在：

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

為什麼不是擴容到 minCapacity +1?

其實是預先申請這麼多的容量，避免頻繁擴容，采用了空間換時間思想。

Redis 的動态字元串和這個有點類似，隻不過擴容政策有差異 。

那麼為什麼Redis 動态字元串擴容會有兩個處理方式？為什麼大于1M 每次增加1M 而且有最大長度限制呢？

1 首先想下 Redis 和 Java中的ArrayList的使用場景。

Redis 通常用作緩存，而且失效時間相對較長（少則幾秒鐘，多則幾分鐘，幾個小時等）。而ArrayList 通常在某個函數中用，一般來說生命周期很短，出棧後就可以回收。

2 Redis 為啥要有最大值限制。可能是因為通常和使用者不在同一個伺服器上，需要通過網絡進行傳輸，如果很大，傳輸很容易逾時，而且Redis 主任務為單線程，很容易阻塞其他任務的執行。

3 小于1M

4、總結

之前一直提倡看源碼一定要重視看注釋，當大家 JDK 或者其他開源項目源碼有困惑時一定要重視看源碼。

同樣地，當我們寫代碼時，有些情況容易讓别人困惑時，一定要加上注釋。

此外，讀源碼一定要像這位同學一樣，多一些思考。

讀源碼要讀源碼的設計理念，展現出來的設計思想。

讀源碼時建議先猜想後驗證，即猜想可能的原因，然後再去分析，這樣學到更多。

關于如何高效閱讀源碼可以看我另外一篇文章。

https://blog.csdn.net/w605283073/article/details/89290798

對了，我最近在 GitChat上寫了三篇不錯的文章，大家感興趣可以讀讀：

《性能優化方法論》 《CodeReview 的正确姿勢》 《排錯避坑寶典》