简介

ArrayList就是动态数组，用MSDN中的说法，就是Array的复杂版本，它提供了动态的增加和减少元素，实现了ICollection和IList接口，灵活的设置数组的大小等好处

有图有码

图为手工画的，有点丑见谅 ^_！

初始化集合ArrayList list = new ArrayList(); 因为使用无参构造时候集合容器为空，所以无任何空位。第一次添加元素 add("a") 第一次添加元素时候，检测容器为空，根据默认容量10进行初始化容器。然后将元素放置到第一个空位中。 初始化容器： 增加一个元素：第十一次添加元素 add("k") 第十一次添加元素，发现元素超出容量，所以进行一次扩容，扩容后的大小为原容量加原容量的二分之一，即为15；然后将元素放置到第是一个空位中。 增加容量： 增加一个元素：移除期中一个元素 remove(3) 移除第三个元素，将数组从第四个元素到最后一个元素放置到第三个元素开始到最后，然后将数组的最后一位元素设为null。 

源码分析

构造方法

//无参构造方法，初始化elementData为{} private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //元素数组 transient Object[] elementData; //集合大小 private int size; //默认容量 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; } //指定容量大小的构造方法 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); } } //带有初始化数据的构造 public ArrayList(Collection<? extends E> c) { elementData = c.toArray(); if ((size = elementData.length) != 0) { // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) // 因为c.toArray返回的不一定为Object[] // 如Object[] objs = new String[]{""}; // objs[0]=new Object();//java.lang.ArrayStoreException: java.lang.Object //经测试 在1.8被修复了^_^ if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else { // replace with empty array. this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } }

方法及源码

add //增加一个元素 public boolean add(E e) { //确保有空余的容量，否则则增加容量 ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; } //指定位置插入一个元素 public void add(int index, E element) { //检测下标是否越界，否则 throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); rangeCheckForAdd(index); ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! //拷贝数组，为新元素腾出一个空位 System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); elementData[index] = element; size++; } //确保有空余的容量，否则则增加容量 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { //如果集合为空，则取默认和当前size+1较大的值 if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } ensureExplicitCapacity(minCapacity); } //判断当前容量是否够用 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) //增加容量 grow(minCapacity); } //增加容量 private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; //新容量=原来大小+原来大小/2，也就是说扩容原来大小的一半。 //备注： x>>1=x/2 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); //如果新容量还不够用，设容量为所需容量 if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; //如过所需容量大于最大容量Integer.MAX_VALUE - 8,则设置超大容量 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); } //设置超大容量，capacity=Integer.MAX_VALUE=2147483647 private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; } remove //首先根据对象循环对比，找出第一个相等的对象的下标 //然后通过fastRemove方法进行快速移除 public boolean remove(Object o) { if (o == null) { for (int index = 0; index < size; index++) if (elementData[index] == null) { fastRemove(index); return true; } } else { for (int index = 0; index < size; index++) if (o.equals(elementData[index])) { fastRemove(index); return true; } } return false; } //根据下标进行移除，返回被移除的元素 public E remove(int index) { //检查下标是否越界 rangeCheck(index); modCount++; E oldValue = elementData(index); //计算出要拷贝的对象个数 int numMoved = size - index - 1; //移除的原理就是将指定下标的后面元素全部向前移动一步，将末端元素设为null if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work return oldValue; } //快速移除方法 private void fastRemove(int index) { modCount++; int numMoved = size - index - 1; //移除的原理就是将指定下标的后面元素全部向前移动一步，将末端元素设为null if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work } get public E get(int index) { //检测下标是否越界 rangeCheck(index); return elementData(index); } set //修改某个下标的元素 public E set(int index, E element) { //检测下标是否越界 rangeCheck(index); //获取老的元素 E oldValue = elementData(index); //赋值新的元素 elementData[index] = element; return oldValue; } clear //清楚集合，循环元素，将每个元素设置为null public void clear() { modCount++; // clear to let GC do its work for (int i = 0; i < size; i++) elementData[i] = null; size = 0; }

总结

通过源码分析，ArrayList集合就是通过System.arraycopy方法将普通数组Object[]包装为一个动态数组，实现数组的增删改查。

优点 1、修改元素和通过下标查询元素效率高 2、集合是有顺序的缺点 1、删除元素效率低，因为要通过拷贝数组来实现 2、大量新增效率低，因为大量新增的时候要不断进行扩容和数组的拷贝 3、清除集合效率低，因为清除功能是通过循环数组进行清除的 4、移除元素后，容量有大量剩余，需要手动调用trimToSize进行清理

其他

1、使用时候如果知道预期容量，建议设定容量，避免不断扩容影响效率。 2、建议改进清除操作，避免使用循环进行清除。

参考

百度百科 http://baike.baidu.com/link?url=Ff4TnTpO2FNkD2y4Z0VuM_caPtYUkV74O4f-rFnXB_kvu-KA8FlttknMy481CwO2XcN1nfhZHqk7UAnBKVMOgki5rB3WlfLvxZHuJktz8gu

由ArrayList构造函数源码引出的问题 http://www.cnblogs.com/zhizhizhiyuan/p/3662371.html