概念
ArrayList是一个其容量能够动态增长的动态数组
继承关系图：
源码
我们从源码角度看一下：
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{//默认容量大小 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//指定ArrayList容量为0时返回该数组private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};//当没有指定ArrayList容量时返回该数组private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};//存放数据transient Object[] elementData; //ArrayList中元素数量private int size;总结
- ArrayList的默认容量为
10 - ArrayList的底层其实就是一个数组，用
elementData数组存放数据
注意：可以看到elementData被transient标识，代表elementData无法被序列化，为什么要这么设置呢？
因为elementData里面不是所有的元素都有数据，因为容量的问题，elementData里面有一些元素是空的，这种是没有必要序列化的。
ArrayList的序列化和反序列化依赖writeObject和readObject方法来实现。可以避免序列化空的元素。
构造器
//构造一个初始容量为10的空数组public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}//构造一个具有初始容量值的空数组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); }}//构造一个包含指定元素的数组public ArrayList(Collection<? extends E> c) { elementData = c.toArray(); if ((size = elementData.length) != 0) { // c.toArray 可能不会返回Object[]（注释是这样说的），所以这里要判断一下类型 if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else { //如果传入的c长度为0，则替换成空数组 this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; }}构造函数很简单，这里就不多说了！
添加
/* * 添加元素到集合中 */public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1);//判断ArrayList是否需要扩容 elementData[size++] = e; return true;}/*判断是否需要扩容——> minCapacity是集合需要的最小容量*/private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));}/*返回添加元素后的容量大小*/private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { //首次添加元素时，返回 minCapacity > 10 ? minCapacity : 10 （首次可能使用addAll方法添加大量元素） if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } return minCapacity;}/*判断是否需要扩容*/private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++;//modCount是继承自AbstractList的变量，用来表示集合被修改的次数 if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity);}/*扩容*/private void grow(int minCapacity) { int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//扩容为原来的1.5倍 if (newCapacity - minCapacity < 0)//如果扩容后还是小于最小容量，则设置minCapacity为容量大小 newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)//MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8 newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); //调用Arrays.copyOf生成新数组 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;}到目前为止，我们就可以知道add(E e)的基本实现了：
添加元素时，首先去检查一下数组的容量是否足够，如果不够则扩容到原来的1.5倍
扩容后，如果容量还是小于minCapacity，就将容量扩充为minCapacity
那如何在指定位置添加元素呢？很简单，直接看源码吧
/* * 在指定位置添加元素 */public void add(int index, E element) { rangeCheckForAdd(index);//参数校验 ensureCapacityInternal(size + 1); System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index); elementData[index] = element; size++;}private void rangeCheckForAdd(int index) { if (index > size || index < 0) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));}删除
- 删除指定位置元素
remove(int index)：根据index计算需要左移的元素个数，调用System.arraycopy()生成新数组
/* * 删除index索引对象 */public E remove(int index) { rangeCheck(index);//参数校验 modCount++; E oldValue = elementData(index); int numMoved = size - index - 1;//需要左移的个数 if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved); elementData[--size] = null; //设为null让JVM回收 return oldValue;//返回旧数据}- 删除指定元素
remove(Object o)：遍历数组后，删除给定元素
/* * 删除给定Object对象 */public boolean remove(Object o) { if (o == null) {//删除null对象-->ArrayList可以存放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;}//跳过边界检查，无返回值private void fastRemove(int index) { modCount++;//修改次数+1 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}- 删除给定集合中的元素
removeAll(Collection<?> c)：把需要移除的数据都替换掉，不需要移除的数据前移
/* * 从elementData中移除包含在指定集合中的所有元素 */public boolean removeAll(Collection<?> c) { Objects.requireNonNull(c);//判空——>if (c == null) throw new NullPointerException(); return batchRemove(c, false);}private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) { final Object[] elementData = this.elementData; int r = 0, w = 0; boolean modified = false; try { //重点是这一步：把需要移除的数据都替换掉，不需要移除的数据前移 for (; r < size; r++) if (c.contains(elementData[r]) == complement) elementData[w++] = elementData[r];//w为最后要保留的元素的数量 } finally { //当遍历过程中抛出异常后，确保未遍历的元素可以接在后面（因为c.contains可能会抛出异常） if (r != size) { System.arraycopy(elementData, r,elementData, w,size - r); w += size - r; } if (w != size) { //GC回收（后面需要保留的元素已经被移到前面来了，所以直接把w后面的元素设为null） for (int i = w; i < size; i++) elementData[i] = null; modCount += size - w; size = w; modified = true; } } return modified;}注意：调用remove删除元素时不会减少容量，若希望减少容量则调用trimToSize()
查找
/* * 获取index索引对象 */public E get(int index) { rangeCheck(index);//参数校验 return elementData(index);}E elementData(int index) { return (E) elementData[index];}更新
/* * 设置index索引对象 */public E set(int index, E element) { rangeCheck(index); E oldValue = elementData(index); elementData[index] = element; return oldValue;}查找和更新逻辑很简单，这里就不多说了
更多
接下来看看其它一些辅助函数
contains
/* * 判断集合中是否包含某元素 */public boolean contains(Object o) { return indexOf(o) >= 0;}indexOf
/* * 返回指定元素第一次出现的位置（返回-1表示没有此元素） * lastIndexOf——>同理（其实就是从后向前遍历） */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;}toArray
/*返回Object数组*///Java不能对数组进行转型，Integer[] a = (Integer[]) objects会抛出ClassCastException异常，只能一个一个转public Object[] toArray() { return Arrays.copyOf(elementData, size);}/*返回给定类型的数组*///Integer[] integers = list.toArray(new Integer[list.size()]);public <T> T[] toArray(T[] a) { if (a.length < size) return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass()); System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size); if (a.length > size) a[size] = null; return a;}迭代器
iterator
public Iterator<E> iterator() { return new Itr();}Itr是ArrayList的一个内部类
private class Itr implements Iterator<E> { int cursor; // 下次越过的元素索引 int lastRet = -1; // 上次越过的元素索引 int expectedModCount = modCount;//预期修改次数 Itr() {} /*判断是否有下一个元素*/ public boolean hasNext() { return cursor != size; } /*向后遍历并返回越过的元素*/ public E next() { checkForComodification();//fail-fast机制，不允许在遍历集合时修改元素 int i = cursor; if (i >= size) throw new NoSuchElementException(); Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) throw new ConcurrentModificationException(); cursor = i + 1;//调用next后cursor+1 return (E) elementData[lastRet = i];//为lastRet赋值——>i为调用next后越过的元素索引 } /*删除上次越过的元素（调用remove前要先调用next）*/ public void remove() { if (lastRet < 0) //lastRet 默认为-1 throw new IllegalStateException(); checkForComodification();//fail-fast try { ArrayList.this.remove(lastRet);//调用ArrayList.remove删除元素，这时modCount++ cursor = lastRet; //lastRet 重新设为-1，所以调用remove前要先调用next为lastRet赋值 lastRet = -1; //修改expectedModCount //因此当你需要在遍历时删除元素时，应该使用iterator.remove，而不是list.remove(iterator.next()); expectedModCount = modCount; } catch (IndexOutOfBoundsException ex) { throw new ConcurrentModificationException(); } } /*操作未遍历的元素*/ public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {//这里的consumer是指对剩余元素的操作 Objects.requireNonNull(consumer);//判空 final int size = ArrayList.this.size; int i = cursor; if (i >= size) { return; } final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) { throw new ConcurrentModificationException(); } //对未遍历的元素进行操作 while (i != size && modCount == expectedModCount) { consumer.accept((E) elementData[i++]); } cursor = i; lastRet = i - 1; checkForComodification(); } //fail-fast final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); }}listIterator
public ListIterator<E> listIterator() { return new ListItr(0);}ListItr也是ArrayList的一个内部类，它继承了Itr类，新添加了hasPrevious、nextIndex、previousIndex、previous等方法
private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {//ListIterator<E> extends Iterator<E> //new ListItr(n)代表从n开始遍历 ListItr(int index) { super(); cursor = index; } /*判断是否有上一个元素*/ public boolean hasPrevious() { return cursor != 0; } /*返回下一次越过的元素索引*/ public int nextIndex() { return cursor; } /*返回上一次越过的元素索引*/ public int previousIndex() { return cursor - 1; } /*向前遍历*/ public E previous() { checkForComodification();//fail-fast int i = cursor - 1; if (i < 0) throw new NoSuchElementException(); Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) throw new ConcurrentModificationException(); cursor = i;//向前遍历-->cursor-1 return (E) elementData[lastRet = i];//为lastRet赋值并返回越过的元素 } /*设置元素*/ public void set(E e) { if (lastRet < 0)//这里也说明了调用set之前要先调用next或previous throw new IllegalStateException(); checkForComodification();//fail-fast try { ArrayList.this.set(lastRet, e);//调用ArrayList.set方法，这里没有修改modCount } catch (IndexOutOfBoundsException ex) { throw new ConcurrentModificationException(); } } /*添加元素*/ public void add(E e) { checkForComodification();//fail-fast try { int i = cursor; ArrayList.this.add(i, e);//调用ArrayList.add方法，modCount++ cursor = i + 1; lastRet = -1; expectedModCount = modCount;//重新设置expectedModCount } catch (IndexOutOfBoundsException ex) { throw new ConcurrentModificationException(); } }}总结
关于ArrayList源码我们就看到这里，如有不当请多指教，对HashMap源码感兴趣的可以看下我另一篇：深入剖析HashMap源码