ArrayList可以說(shuō)是在Java開(kāi)發(fā)中最常用的集合容器了，今天就來(lái)分析一下ArrayList的源碼，可以更加深入的理解ArrayList實(shí)現(xiàn)原理。

ArrayList的成員變量：

// 初始容量:10
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
// 空數(shù)組，沒(méi)有元素?cái)?shù)據(jù)
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 空數(shù)組，默認(rèn)容量為空，沒(méi)有元素?cái)?shù)據(jù)
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 數(shù)組，用來(lái)存儲(chǔ)ArrayList的元素
transient Object[] elementData;
// size為ArrayList的大小，在elementData不為空數(shù)組的情況下，size是小于elementData.length的
private int size;

根據(jù)elementData也能看出來(lái)，ArrayList的內(nèi)部是通過(guò)數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)的，ArrayList對(duì)元素的增刪改查實(shí)際上都是對(duì)數(shù)組的操作。

ArrayList的構(gòu)造函數(shù)：

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;
    }
}

構(gòu)造ArrayList時(shí)，可以指定容器的初始容量initialCapacity，構(gòu)造一個(gè)給定初始大小的數(shù)組作為數(shù)據(jù)集；使用無(wú)參構(gòu)造時(shí)，則默認(rèn)容量為空的數(shù)組作為初始數(shù)據(jù)集；也可以使用其他任意的集合Collection作為構(gòu)造參數(shù)，可以看到，源碼中就是直接將集合c轉(zhuǎn)換數(shù)組來(lái)作為數(shù)據(jù)集（如果數(shù)據(jù)集是非Object數(shù)組，比如多維數(shù)組，則將元素拷貝到數(shù)據(jù)集數(shù)組中）。ArrayList的構(gòu)造實(shí)際上就是對(duì)其內(nèi)部數(shù)組的初始化。

add方法：

public boolean add(E e) {
    // 確保當(dāng)前數(shù)據(jù)集數(shù)組能夠放得下新加入的元素
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    // 將列表大小size自增1，并在數(shù)據(jù)集數(shù)組中放入元素e
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

public void add(int index, E element) {
    // 檢查新加入的位置index是否越界
    rangeCheckForAdd(index);
    // 確保當(dāng)前數(shù)據(jù)集數(shù)組能夠放得下新加入的元素，如果需要擴(kuò)容的話就擴(kuò)容
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    // 將index位置及后面的元素都向后移動(dòng)一位
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                     size - index);
    // 將index位置的元素設(shè)置為新建如的element
    elementData[index] = element;
    size++;
}

在添加元素時(shí)，如果不指定加入的位置，會(huì)添加到內(nèi)部數(shù)組中已有元素的最后一位，也就是添加到了ArrayList的末尾。如果指定了添加位置index，判斷index是否越界，是否需要擴(kuò)容，最后移動(dòng)index位置后的元素，并將index位置設(shè)置為新添加的元素。

需要注意的是，添加的元素并沒(méi)有判空，所以ArrayList中的元素是可以為null的。

在add方法中，都調(diào)用了ensureCapacityInternal(int minCapacity)這個(gè)方法來(lái)確保數(shù)據(jù)集數(shù)組能夠放得下新的元素：

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
    // 如果添加新元素需要的最小容量大于數(shù)組的長(zhǎng)度，就需要擴(kuò)容
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

看下擴(kuò)容的方法grow(int minCapacity)：

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    // 擴(kuò)展至新的容量newCapacity為舊的容量的1.5倍
    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:
    // 將之前的數(shù)組中的元素復(fù)制到擴(kuò)展后的新的數(shù)組中
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

數(shù)組擴(kuò)容的過(guò)程，實(shí)際上是新建了一個(gè)需要擴(kuò)容的長(zhǎng)度的數(shù)組，然后將原素組中的元素拷貝到這個(gè)新建的數(shù)組中，新的數(shù)組指定為ArrayList內(nèi)部數(shù)據(jù)集數(shù)組。

總結(jié)：ArrayList在添加元素時(shí)，首先會(huì)判斷添加的位置是否在內(nèi)部數(shù)組中越界，如果越界，拋出異常；如果沒(méi)有越界，則判斷數(shù)組能否放得下新添加的元素，如果放得下，則直接存放到數(shù)組中；如果放不下，則將數(shù)組擴(kuò)容，擴(kuò)容后再存放到數(shù)組中。

remove方法：

public E remove(int index) {
    // 檢查越界
    rangeCheck(index);
    modCount++;
    // 需要移除的元素
    E oldValue = elementData(index);
    // 需要移動(dòng)位置的元素的數(shù)量
    int numMoved = size - index - 1;
    // 將需要移除元素的位置后的所有元素復(fù)制到index位置開(kāi)始后的numMoved個(gè)位置
    if (numMoved > 0)
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                         numMoved);
    // size減1，并將之前的最后一個(gè)位置元素置空
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    return oldValue;
}

remove還有一個(gè)重載的方法，是移除給定的元素，它的實(shí)現(xiàn)就是遍歷數(shù)組，找到元素的索引值，然后調(diào)用remove(int index)方法，根據(jù)索引值去刪除。

總結(jié)：ArrayList在刪除元素時(shí)，根據(jù)刪除的索引值判斷是否越界，如果越界，拋出異常；如果沒(méi)有越界，取出要?jiǎng)h除的元素，然后將這個(gè)元素后面所有的元素向前移動(dòng)一位。

set方法：

public E set(int index, E element) {
    rangeCheck(index);
    E oldValue = elementData(index);
    elementData[index] = element;
    return oldValue;
}

set方法即修改列表中指定位置的元素值。它的實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單：直接修改數(shù)組指定位置的值。

get方法：

public E get(int index) {
    rangeCheck(index);
    return elementData(index);
}

E elementData(int index) {
    return (E) elementData[index];
}

get方法實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單只需要堆獲取位置判斷是否越界，然后直接從數(shù)組中取值即可。

從上面分析的源碼中可以看出，ArrayList的實(shí)現(xiàn)就是對(duì)數(shù)組的操作，在添加和刪除元素的時(shí)候，會(huì)涉及到數(shù)組的擴(kuò)容和數(shù)組元素位置的移動(dòng)，相對(duì)查詢和修改元素要復(fù)雜一些，所以ArrayList適合用在查詢和修改比較頻繁，而添加和刪除較少的情況下。