最直接有效避免arraylist扩容性能损耗的方法是预先设置合适的初始容量。1. 当能预估元素数量时，在创建arraylist时传入该数值，如new arraylist(1000)，可显著减少或避免内部数组复制；2. 扩容性能损耗源于数组复制操作，每次扩容需创建新数组并复制旧元素，耗时随数据量增大而增加；3. 选择初始容量应基于已知大小或合理估算，优先宁大勿小，并可利用new arraylist(sourcecollection)方式从源集合初始化；4. 其他优化策略包括：使用ensurecapacity()提前预留空间，用trimtosize()释放多余内存，以及根据场景选用更适合的集合类型如linkedlist或copyonwritearraylist，以提升整体性能。通过合理设置容量和选择合适数据结构，可有效降低arraylist的性能开销。
Java集合框架中，要有效避免
ArrayList
在数据量增长时的扩容性能损耗，最直接且有效的方法是预先设置一个合适的初始容量。当你能预估或确定列表将要存储的元素数量时，在创建
ArrayList
时就传入这个容量值，可以显著减少甚至完全避免后续不必要的内部数组复制操作。
解决方案
ArrayList
的内部实现依赖于一个动态数组。当你在向其中添加元素，并且当前容量不足以容纳新元素时，它就会触发扩容机制。通常情况下，
ArrayList
会创建一个新的、更大的数组（默认为当前容量的1.5倍），然后将旧数组中的所有元素复制到新数组中。这个复制过程，尤其是当列表变得非常大时，会消耗大量的CPU时间和内存资源。
要规避这种损耗，我们可以在初始化
ArrayList
时就指定其容量。例如，如果你知道将有大约1000个元素，可以这样做：
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List<String> myList = new ArrayList<>(1000);
这样，
myList
在创建之初就拥有了容纳1000个元素的空间，只要添加的元素不超过这个数量，就不会发生扩容。即使最终元素数量略微超出，也只会发生一次或几次扩容，而非频繁的多次。我个人在处理已知数据范围的业务场景时，总是倾向于优先考虑这种做法，它能让我在性能优化上少操一份心。
为什么ArrayList扩容会带来性能损耗？
说白了，
ArrayList
扩容的性能损耗，核心就在于那个“复制”动作。当内部数组空间不够用时，Java虚拟机需要做几件事：首先，它得计算出一个新的、更大的数组大小；接着，它要在内存中为这个新数组分配一块连续的空间；最后，也是最耗时的一步，它会将旧数组里的所有元素一个不漏地“搬运”到新数组里。这个搬运过程，本质上就是
System.arraycopy()
或
Arrays.copyOf()
的调用。
想象一下，如果你有一个包含了数百万元素的
ArrayList
，每一次扩容都意味着数百万个对象的引用需要被复制。这不仅消耗CPU周期，还会导致短时间内大量的内存分配和随后的垃圾回收压力。特别是在高并发或者对响应时间有严格要求的应用中，这种不定时的、突发的性能尖刺是开发者们极力想避免的。它不像常规的业务逻辑计算，其开销是隐性的，但累积起来却相当可观。在我看来，理解这一点是优化
ArrayList
使用的基础，否则你可能根本意识不到问题出在哪。
如何选择合适的初始容量？
选择合适的初始容量，其实是一门艺术，因为它很少能做到“完美”，更多的是一种权衡。最理想的情况是你精确知道最终的元素数量，比如从数据库查询结果集的大小，或者从文件读取的行数。这时候，直接用
new ArrayList<>(knownSize)
是最佳实践。
但现实往往是，你可能只有一个大概的范围。在这种情况下，我通常会遵循“宁可稍微大一点，也别太小”的原则。比如，如果你估计会有50到100个元素，那么初始容量设为100或者120，通常是个不错的选择。过小的初始容量会导致频繁扩容，而过大的初始容量则会浪费内存。不过，现代jvm的垃圾回收器对未使用的内存处理得很好，适度的内存浪费通常比频繁扩容带来的CPU开销更容易接受。
另外，如果你的
ArrayList
是通过
addAll()
方法从另一个集合中批量添加元素，那么在创建
ArrayList
时传入源集合作为构造参数，也是一个非常好的策略：
List<String> sourceList = ...;
List<String> targetList = new ArrayList<>(sourceList);
这样，
targetList
的初始容量会恰好等于
sourceList
的大小，避免了任何不必要的扩容。这种构造方式，在我处理数据转换和聚合时，用得非常频繁，因为它既简洁又高效。
除了初始容量，还有哪些优化策略？
除了在初始化时设定容量，我们还有一些其他方法可以在特定场景下对
ArrayList
进行优化：
-
ensureCapacity(int minCapacity)
： 当你预计在不久的将来会向
ArrayList
中添加大量元素，但又无法在初始化时确定总数时，
ensureCapacity()
方法就派上用场了。它允许你手动增加
ArrayList
的内部容量，以容纳指定数量的元素，从而避免在后续添加过程中频繁扩容。比如，你正在处理一个流式数据，每隔一段时间会接收到一批数据，你可以在处理这批数据前调用
ensureCapacity()
，提前预留空间。
myList.ensureCapacity(myList.size() + batchSize);
这就像是提前给你的行李箱换个更大的，而不是每次装满一点就换一次。
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trimToSize()
： 这个方法是扩容的“逆操作”。如果你创建了一个容量很大的
ArrayList
，但最终只添加了少量元素，或者在某个阶段后，你确定不会再向列表中添加元素了（比如，列表已经构建完成，现在主要用于读取），那么可以调用
trimToSize()
。它会将
ArrayList
的内部数组容量调整为当前实际元素数量的大小，从而释放多余的内存空间。
myList.trimToSize();
这个操作在内存敏感的应用中特别有用。比如，一个临时的
ArrayList
在完成其使命后，如果它被长期持有，调用
trimToSize()
可以避免不必要的内存占用。当然，这个操作本身也涉及一次数组复制，所以它并非没有成本，需要权衡。
-
考虑替代集合类型：
ArrayList
虽然用途广泛，但它并非万能。如果你的应用场景涉及大量的随机插入和删除操作（特别是列表头部或中部），那么
LinkedList
可能更适合，因为它基于链表结构，插入删除效率更高（O(1)），尽管随机访问效率较低（O(n)）。如果你的列表需要线程安全，并且读操作远多于写操作，可以考虑
CopyOnWriteArrayList
，但它的写操作开销会非常大。深入理解不同集合类型的底层实现和适用场景，是写出高性能Java代码的关键。有时候，选择一个更匹配数据操作模式的集合，比在
ArrayList
上做各种微调来得更有效。
