集合性能优化：容量预分配与调优

容量预分配

容量预分配可以减少扩容次数，提升性能：

// ❌ 默认容量，频繁扩容
List<String> list1 = new ArrayList<>();
// 10 万元素：~17 次扩容，每次都复制元素

// ✅ 预估容量，一次到位
List<String> list2 = new ArrayList<>(133334); // 100000/0.75 + 1

// ✅ HashMap 同理
Map<String, Object> map = new HashMap<>(133334);

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扩容次数对比

// 默认容量 16，负载因子 0.75
// 10 万元素扩容路径：
// 16 → 32 → 64 → 128 → 256 → 512 → 1024 → 2048 → 4096
// → 8192 → 16384 → 32768 → 65536 → 131072
// 13 次扩容！

// 预分配 133334：
// 约 133334/0.75 = 177778 → 2^18 = 262144
// 1 次扩容（或不扩容）

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预分配计算

// 预估元素数量：N
// HashMap：initialCapacity = (int)(N / 0.75) + 1
// ArrayList：initialCapacity = N

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LinkedHashSet 的 LRU 缓存

// 简单 LRU 缓存
LinkedHashMap<K, V> cache = new LinkedHashMap<>(16, .75f, true) {
    @Override
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
        return size() > maxSize;
    }
};

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字符串去重（Intern）

String s1 = new String("hello");
String s2 = new String("hello");
s1.intern() == s2.intern() // true，共享常量池中的字符串

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集合转换为方法返回值

// ❌ 每次调用都创建新集合
public List<String> getItems() {
    return new ArrayList<>(internalList);
}

// ✅ 返回不可变视图
public List<String> getItems() {
    return Collections.unmodifiableList(internalList);
}

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总结

优化手段	说明
容量预分配	预估大小，减少扩容
LinkedHashSet LRU	自动淘汰
不可变返回	防止外部修改

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相关链接

• HashMap 扩容机制
• ArrayList 扩容原理