概述
ArrayList是基于数组实现的，它可以动态的增加和减少元素，灵活的设置数组的大小。
构造方法
分析该类，我们从构造方法中开始：
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
transient Object[] elementData;
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
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);
}
}
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
重载了三个构造方法，在构造方法中都是初始化了数组对象elementData，该数组就是用来存储集合中的元素。默认情况下，该数组中存储元素为空。
注：elementData被关键字transient修饰。
Java的serialization提供了一种持久化对象实例的机制。当持久化对象时，可能有一个特殊的对象数据成员，我们不想用serialization机制来保存它。为了在一个特定对象的一个域上关闭serialization，可以在这个域前加上关键字transient。
添加元素add/addAll
ArrayList使用add方法来添加元素，如：
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
add也使用了方法重载，我们使用第一个方法直接在数组末尾添加一个元素。第二个方法用于在指定位置上添加该元素。我们分别来分析：
在add(E e)中，首先会执行ensureCapacityInternal方法：
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
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);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}- 在ensureCapacityInternal中，首先来判断数组elementData是否为空数组，如果是的话，比较传入的参数大小和系统默认的容量大小10，取其最大值；
- 将上面得到的最大值作为参数，传入ensureExplicitCapacity方法中。如果传入的参数大于数组的长度，那么就执行grow方法；
- 获取新的容量值newCapacity，将重新生成elementData对象并且将旧的elementData数据拷贝过来。
在add(int index, E element)方法中：
1. 首先通过方法rangeCheckForAdd来判断index的合法性；
2. 然后同样执行ensureCapacityInternal方法，逻辑与上面一致；
3. 使用系统方法将index之后的数据赋值到数组中来，留出index位置；
4. 将element赋值到index位置中；
ArrayList使用addAll方法来添加元素，如：
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
numMoved);
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}ArrayList使用addAll可以将整个集合添加进来，
在addAll(Collection
删除元素remove/removeAll
ArrayList使用remove方法来添加元素，如：
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;
}
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;
}remove方法中接收两个类型参数，一个通过index索引值来删除对应的数组元素，另一个是通过存储的对象来删除对象。
通过索引index来删除元素：
1. 首先通过rangeCheck来判断index的合法性；
2. 将index之后的数据copy到elementData中来；
3. elementData数量减一；
通过Object对象来删除元素：
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;
}
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
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
}
- o为空时，通过遍历elementData中的元素，将elementData数组中为空的元素全部删除；
- o不为空时，遍历elementData中的元素，将elementData中等于o的数据删除；
其他常用的操作get/clear/forEach/contains
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}直接通过index获取elementData数组的元素；
public void clear() {
modCount++;
// clear to let GC do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}遍历elementData数组，将元素都置为null，设置size为0；
@Override
public void forEach(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
final int expectedModCount = modCount;
@SuppressWarnings("unchecked")
final E[] elementData = (E[]) this.elementData;
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
action.accept(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}遍历数组elementData，然后将其中元素通过Consumer暴露外部接收；
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
public int indexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
遍历数组取出对应的元素，如果存在返回中对应的index值，否则返回-1。
总结：
1. ArrayList基于数组方式实现，动态改变数组的容量大小，可以通过下标索引直接查找到指定位置的元素，因此查找效率高，但每次插入或删除元素，就要大量地移动元素，插入删除元素的效率低；
2. 构造方法中，无参构造方法构造的ArrayList的容量默认为10，带有Collection参数的构造方法，将Collection转化为数组赋给ArrayList的实现数组elementData。
3. 在查找给定元素索引值等的方法中，源码都将该元素的值分为null和不为null两种情况处理，ArrayList中允许元素为null。
4. 线程不安全；