ArrayList 在咱们日常开发中用到的十分多，咱们晓得 ArrayList 外部是通过 Object 数组实现的，而数组的长度一经定义，就无奈更改了。
那么问题就来了，ArrayList 是如何实现扩容的呢？
咱们先来看看 ArrayList 类中有哪些成员变量。
ArrayList 的成员变量
/** * Default initial capacity. * 默认的初始容量10。 */private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;/** * Shared empty array instance used for empty instances. * 共享的空数组实例，用于空实例。 */private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};/** * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when * first element is added. * * 共享的空数组实例，用于默认大小的空实例。 * 咱们辨别 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 和 EMPTY_ELEMENTDATA * 为了晓得增加第一个元素时要扩容多少。 */private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};/** * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored. * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any * empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added. * * Object[] 用于理论存储 ArrayList 的元素。ArrayList 的容量是数组的长度。 * 当增加第一个元素的时候，任何空的ArrayList（elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA） * 容量将被减少到DEFAULT_CAPACITY。 */transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access/** * The size of the ArrayList (the number of elements it contains). * ArrayList 的大小（ArrayList 中蕴含的元素个数） * @serial */private int size;复制代码问题一：ArrayList 中的size 和 capacity 怎么了解？
size 用于记录 ArrayList 实例中 elementData 数组中元素的个数，capacity 是elementData 数组的长度（包含已应用的数组空间和未应用的数组空间）。如果被 ArrayList 看作一个喝水的杯子的话，capacity 就是杯子的容积，也就是代表了杯子能装多少水，size 就是杯子曾经装的水的体积。杯子可能装满了水也可能没装满。
要想应用一个类，首先要创立这个类的实例，那么接下来咱们看看 ArrayList 有哪些构造方法，这是咱们比较关心的。
ArrayList 的构造方法
1、 无参构造方法
正文上说，结构一个初始容量为10的空列表。实际上，Java8 中应用了提早初始化，应用无参构造方法，并不会马上创立长度为 10 的数组，而是在调用 add 办法增加第一个元素的时候才对 elementData 数组进行初始化（前面会看到）。
/** * Constructs an empty list with an initial capacity of ten. */public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}复制代码2、指定初始容量的构造方法
传入初始容量 initialCapacity，如果初始容量大于 0，那么间接创立一个指定大小的 Object 数组；如果初始容量等于0，elementData 指向共享的空数组实例 EMPTY_ELEMENTDATA。如果初始容量小于0，抛出 IllegalArgumentException 异样。
/** * Constructs an empty list with the specified initial capacity. * * @param initialCapacity the initial capacity of the list * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity * is negative */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); }}复制代码3、指定初始汇合的构造方法
/** * Constructs a list containing the elements of the specified * collection, in the order they are returned by the collection's * iterator. * * @param c the collection whose elements are to be placed into this list * @throws NullPointerException if the specified collection is null */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; }}复制代码问题二：ArrayList 源码中为何定义两个 Object 数组呢？EMPTY_ELEMENTDATA 和 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 各有什么用途？
从以上源码中能够看出，这两个常量都是空 Object 数组的援用，都示意 ArrayList 实例的空状态，即 elementData 数组中没有元素。EMPTY_ELEMENTDATA 是应用指定初始容量的构造方法 ArrayList(int initialCapacity)（初始容量大小为0） 和 指定初始汇合的构造方法 ArrayList(Collection<? extends E> c)（初始汇合大小为0） 时应用。DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 是应用无参构造方法时应用的。
构造方法也有了，接下来咱们看看如何向 ArrayList 容器中增加一个元素。
增加元素
/** * Appends the specified element to the end of this list. * * @param e element to be appended to this list * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add}) */public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true;}复制代码add 办法向 ArrayList 中增加1个元素，为了确保 ArrayList 外部数组容量，add 办法外部首先调用 ensureCapacityInternal 办法，入参 minCapacity 为 ArrayList 蕴含的理论元素个数 size + 1。
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));}复制代码ensureCapacityInternal 外部调用 calculateCapacity 办法来计算容量，如果 ArrayList 是通过无参构造方法进行创立的，那么满足上面 if 条件（elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA），如果是增加第一个元素，则minCapacity 为 1，则数组扩容到 DEFAULT_CAPACITY 大小为10，这也对应了无参构造方法的正文 Constructs an empty list with an initial capacity of ten 。
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { // 如果是空ArrayList，则容量为 DEFAULT_CAPACITY 和 minCapacity 的最大值 return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } return minCapacity;}复制代码笔者过后读到 Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); 这行代码的时候有点小小的困惑，既然elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 阐明以后的 ArrayList 是空的，那么间接返回DEFAULT_CAPACITY 值不就行了么，为啥还要比拟呢。直到起初发现了 addAll(Collection<? extends E> c) 这个办法，addAll 办法能够一次向 ArrayList 中增加多个元素，新减少的元素个数可能大于 DEFAULT_CAPACITY ，为了缩小扩容次数，应该取 DEFAULT_CAPACITY 和 minCapacity 的最大值。
minCapacity 等于 ArrayList 以后理论元素个数size + 新增的元素个数，minCapacity是扩容后 Object 数组的最小长度。
ensureExplicitCapacity 办法确保 ArrayList 有足够的容量寄存新的元素。
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity);}复制代码容量不够的话，会调用 grow 办法 进行扩容操作。
扩容操作
/** * The maximum size of array to allocate. * Some VMs reserve some header words in an array. * Attempts to allocate larger arrays may result in * OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit */private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;/** * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the * number of elements specified by the minimum capacity argument. * * @param minCapacity the desired minimum capacity */private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; // 新容量扩充到原容量的1.5倍 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); if (newCapacity - minCapacity < 0) // 如果新容量还是比所需的最小容量小，则让新容量等于所需的最小容量 newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 如果新容量超过了Integer.MAX_VALUE - 8，持续计算 newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // minCapacity is usually close to size, so this is a win: // 所需的最小容量minCapacity 靠近size elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}复制代码扩容计算，int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); oldCapacity 是ArrayList 外部数组长度，oldCapacity >> 1 是位运算的右移操作，右移一位相当于除以2，新的容量 newCapacity 为之前容量的1.5倍。
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); 对 elementData 数组进行扩容。
private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;}复制代码问题三：ArrayList 扩容每次都是原容量的1.5倍吗？
从源码中能够看出，当应用无参构造方法创立一个 ArrayList 实例，调用 add 办法增加第一个元素的时候，calculateCapacity 办法返回的是默认初始容量 DEFAULT_CAPACITY 大小为10；当应用指定初始容量创立ArrayList 实例，调用 addAll 办法增加多个元素的时候，原容量的1.5倍也无奈寄存元素的时候，会创立一个更大（不会超过 Integer.MAX_VALUE）的数组来寄存元素。
问题四：ArrayList 的 add 操作如何优化？
扩容须要挪动数据，十分影响性能。那么优化的重点就是尽量避免 ArrayList 外部进行外部扩容。对于add 操作，如果增加的元素个数已知，最好应用指定初始容量的构造方法创立 ArrayList 实例或者在增加元素之前执行ensureCapacity 办法确保有足够的容量来寄存add 操作的元素。
参考：《2020最新Java根底精讲视频教程和学习路线！》
链接：https://juejin.cn/post/691246...