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

//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

    }

public E get(int index) {

        //检测下标是否越界

        rangeCheck(index);

        return elementData(index);

    }

//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

ArrayList原理解析

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