深入理解C# List的容量增长策略（小白也能看懂的List自动扩容机制详解）

List<T> 的自动扩容机制

在 .NET 中，List<T> 的底层是一个数组（T[]）。当数组空间不足时，List<T> 会创建一个更大的新数组，并将旧数组中的元素复制过去。这个过程就是“扩容”。

那么，新数组的大小是如何确定的呢？

根据 .NET 源码（以 .NET Core / .NET 5+ 为例），List<T> 的容量增长策略是：当需要扩容时，新容量 = 当前容量 × 2。但如果当前容量为 0（即首次添加元素），则初始容量为 4。

代码演示：观察容量变化

下面这段代码可以帮助你直观看到 List<int> 的容量是如何随着元素添加而增长的：

using System;using System.Collections.Generic;class Program{    static void Main()    {        var list = new List<int>();        Console.WriteLine($"初始 Count: {list.Count}, Capacity: {list.Capacity}");        for (int i = 1; i <= 10; i++)        {            list.Add(i);            Console.WriteLine($"添加第 {i} 个元素后 => Count: {list.Count}, Capacity: {list.Capacity}");        }    }}

运行结果如下：

初始 Count: 0, Capacity: 0添加第 1 个元素后 => Count: 1, Capacity: 4添加第 2 个元素后 => Count: 2, Capacity: 4添加第 3 个元素后 => Count: 3, Capacity: 4添加第 4 个元素后 => Count: 4, Capacity: 4添加第 5 个元素后 => Count: 5, Capacity: 8添加第 6 个元素后 => Count: 6, Capacity: 8...添加第 9 个元素后 => Count: 9, Capacity: 16

可以看到，容量从 0 → 4 → 8 → 16，每次翻倍！这就是 .NET List内部实现 的核心逻辑之一。

为什么采用“翻倍”策略？

这种指数级增长策略（也称为“摊还分析”）是为了在时间和空间之间取得平衡：

• 避免频繁扩容（每次只加1会导致 O(n²) 时间复杂度）
• 保证平均每次 Add 操作的时间复杂度为 O(1)
• 虽然会浪费一些内存（例如 Capacity=8 但只用了5个），但整体性能更优

如何优化性能？提前设置 Capacity

如果你预先知道要添加多少元素，可以通过构造函数或 Capacity 属性指定初始容量，避免多次扩容带来的性能开销。这是 C#集合性能优化 的常用技巧。

// 方法1：使用带容量的构造函数var list1 = new List<int>(1000); // 初始 Capacity = 1000// 方法2：先创建再设置 Capacityvar list2 = new List<int>();list2.Capacity = 1000;

这样可以显著减少内存分配和数据复制的次数，尤其在处理大量数据时效果明显。

总结

通过本文，我们了解了 C# List容量增长 的核心机制：初始容量为4，之后每次扩容都翻倍。这种设计兼顾了性能与内存效率。掌握这一知识，不仅能帮助你写出更高效的代码，还能在面试中展现你对 .NET List内部实现 的深入理解。

记住：合理预设 Capacity 是 C#集合性能优化 的关键技巧之一！