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ArrayList类图如下：
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ArrayList的底层是由数组实现的，数组的特点是固定大小，而ArrayList实现了动态扩容。
ArrayList部分变量如下，在下面的分析中会用到这些变量。
- /**
- * 默认容量
- */
- private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
- /**
- * 空的对象数组
- */
- private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
- /**
- * 无参构造器创建的空数组
- */
- private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
- /**
- * 存放数据的数组的缓存变量
- */
- transient Object[] elementData;
- /**
- * 元素数量
- */
- private int size;
一 初始化ArrayList
初始化ArrayList一般会使用以下两个构造器
1.1 无参构造器
初始化ArrayList的时候如果不指定大小，则会创建一个空数组。
- public ArrayList() {
- this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
- }
1.2 指定数组大小的构造器
创建一个预估大小的数组，指定大小后只是指定了数组初始值的大小，不影响后面扩容，指定的好处就是可以节省内存及时间上的开销。
- public ArrayList(int initialCapacity) {
- if (initialCapacity > 0) {
- this.elementData = new Object[initialCapacity];
- } else if (initialCapacity == 0) {
- this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
- } else {
- throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);
- }
- }
二 添加元素、动态扩容
ArrayList.add(E e)源码：
- public boolean add(E e) {
- ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
- elementData[size++] = e;
- return true;
- }
add()中elementData[size++] = e很好理解，就是将元素插入第size个位置，然后将size++，我们重点来看看ensureCapacityInternal(size + 1)方法;
- private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
- if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
- minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
- }
- ensureExplicitCapacity(minCapacity);
- }
ensureCapacityInternal()方法中判断缓存变量elementData是否为空，也就是判断是否是第一次添加元素，如果是第一次添加元素，则设置初始化大小为默认容量10，否则为传入的参数。这个方法的目的就是获取初始化数组容量。获取到初始化容量后调用ensureExplicitCapacity(minCapacity)方法;
- private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
- modCount++;
- // overflow-conscious code
- if (minCapacity - elementData.length > 0)
- grow(minCapacity);
- }
ensureExplicitCapacity(minCapacity)方法用来判断是否需要扩容，假如第一次添加元素，minCapacity为10，elementData容量为0，那么就需要去扩容。调用grow(minCapacity)方法。
- // 数组的最大容量
- private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
- private void grow(int minCapacity) {
- // overflow-conscious code
- int oldCapacity = elementData.length;
- // 扩容大小为原来数组长度的1.5倍
- int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
- // 扩容容量比需要扩容的长度小，则使用需要扩容的容量
- if (newCapacity - minCapacity < 0)
- newCapacity = minCapacity;
- // 扩容容量比最大数组长度大，则使用最大整数长度
- 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);
- }
grow(minCapacity)方法对数组进行扩容，扩容大小为原数组的1.5倍，如果计算出的扩容容量比需要的容量小，则扩容大小为需要的容量，如果扩容容量比数组最大容量大，则调用hugeCapacity(minCapacity)方法，将数组扩容为整数的最大长度，然后将elemetData数组指向新扩容的内存空间并将元素复制到新空间。
当需要的集合容量特别大时，扩容1.5倍就会非常消耗空间，因此建议初始化时预估一个容量大小。
三 删除元素
ArrayList提供两种删除元素的方法，可以通过索引和元素进行删除。两种删除大同小异，删除元素后，将后面的元素一次向前移动。
ArrayList.remove(int index)源码：
- public E remove(int index) {
- rangeCheck(index);
- modCount++;
- E oldValue = elementData(index);
- int numMoved = size - index - 1;
- if (numMoved > 0)
- System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
- numMoved);
- elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
- return oldValue;
- }
删除元素时，首先会判断索引是否大于ArrayList的大小，如果索引范围正确，则将索引位置的下一个元素赋值到索引位置，将ArrayList的大小-1，最后返回移除的元素。操作图如下，假如我要移除索引为1的元素：
四 总结
ArrayList底层是数组实现的，可以进行动态扩容，扩容大小为原来的1.5倍，虽然可以通过动态扩容，但是数组非常大时会特别浪费空间，因此建议初始化时预估数组大小。ArrayList允许插入重复值和空值。ArrayList实现了RandomAccess接口，支持快速随机访问，就是可以通过索引快速查到某个元素，因此遍历时使用for循环的方式效率更高。ArrayList是线程不安全的，可以通过Collections.synchronizedList将其转变为线程安全的集合，不过一般不会使用，Vector和CopyOnWriteArrayList是线程安全的，Vector性能一般，逐渐被CopyOnWriteArrayList取代了。
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