ArrayList 是我们开发中最常用到的集合，但是很多人对它的源码并不了解，导致面试时，面试官问的稍微深入的问题，就无法作答，今天我们一起来探究一下 ArrayList 源码。
1. 简介
ArrayList 底层是数组，允许元素是 null，能够动态扩容
size、isEmpty、get、set、add 等方法时间复杂度都是 O (1)
非线程安全，并发修改时，会抛出 ConcurrentModificationException
2. 初始化
// 初始容量private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
// 空数组private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 默认空数组private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 存储元素的数组transient Object[] elementData;
// 无参初始化，默认是空数组public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}
// 有参初始化，指定容量大小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); }}
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**切记：**无参初始化的时候，默认是空数组，并没有初始化容量大小，容量是在第一次添加元素的才进行初始化。
3. 添加元素
public boolean add(E e) { // 确保数组容量够用，size是元素个数 ensureCapacityInternal(size + 1); // 直接赋值 elementData[size++] = e; return true;}
// 确保数组容量够用private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));}
// 计算所需最小容量private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { // 如果数组等于空数组，最小容量为10 if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } return minCapacity;}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // 如果所需最小容量大于数组长度，就进行扩容 if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity);}
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看一下扩容逻辑：
// 扩容，就是把旧数据拷贝到新数组里面private void grow(int minCapacity) { int oldCapacity = elementData.length; // oldCapacity >> 1 是把oldCapacity除以2，意思是1.5倍扩容 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 如果扩容后的容量小于最小容量，扩容后的容量就等于最小容量 if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity;
// 如果扩容后的容量大于Integer的最大值，就用Integer最大值 if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 扩容并赋值给原数组 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}
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可以看到：
扩容是以原容量的 1.5 倍扩容，并不是翻倍扩容
最大容量是 Integer 的最大值
添加元素时，没有对元素校验，可以是 null
再看一下数组拷贝的逻辑，这里都是 Arrays 类里面的方法了：
/** * @param original 原数组 * @param newLength 新的容量大小 */public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) { return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());}
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) { // 创建一个新数组，容量是新的容量大小 T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class) ? (T[]) new Object[newLength] : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength); // 把原数组的元素拷贝到新数组 System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength)); return copy;}
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最终调用了 System 类的数组拷贝方法，是 native 方法：
/** * @param src 原数组 * @param srcPos 原数组的开始位置 * @param dest 目标数组 * @param destPos 目标数组的开始位置 * @param length 被拷贝的长度 */public static native void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length);
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4. 删除单个元素
public boolean remove(Object o) { // 判断要删除的元素是否为null if (o == null) { // 遍历数组 for (int index = 0; index < size; index++) // 如果和当前位置上的元素相等，就删除当前位置上的元素 if (elementData[index] == null) { fastRemove(index); return true; } } else { // 遍历数组 for (int index = 0; index < size; index++) // 如果和当前位置上的元素相等，就删除当前位置上的元素 if (o.equals(elementData[index])) { fastRemove(index); return true; } } return false;}
// 删除该位置上的元素private void fastRemove(int index) { modCount++; // 计算需要移动的元素的个数 int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) // 从index+1位置开始拷贝，也就是后面的元素整体向左移动一个位置 System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); // 数组最后一个元素赋值为null，防止会导致内存泄漏 elementData[--size] = null;}
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可以知道，删除元素，就是遍历数组，循环比较是否等于目标值。如果相等，就把该位置后面的元素整体向左移动一个位置，再把数组最后一个元素赋值为 null。
5. 批量删除
// 批量删除ArrayList和集合c都存在的元素public boolean removeAll(Collection<?> c) { // 非空校验 Objects.requireNonNull(c); // 批量删除 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 { for (; r < size; r++) if (c.contains(elementData[r]) == complement) // 把需要保留的元素左移 elementData[w++] = elementData[r]; } finally { // 当出现异常的时候，可能不相等 if (r != size) { // 1：可能是上面的for循环出现了异常 // 2：可能是其它线程添加了元素 System.arraycopy(elementData, r, elementData, w, size - r); w += size - r; } // 把不需要保留的元素赋值为null if (w != size) { for (int i = w; i < size; i++) elementData[i] = null; modCount += size - w; size = w; modified = true; } } return modified;}
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可以知道，批量删除的时候，只会进行一次数组拷贝，比用 for 循环单个删除效率更高，所以删除一批元素的时候，尽量用 removeAll()方法。
5. 总结
本文分析了 ArrayList 的初始化、put、add、remove、动态扩容等方法的底层源码，相信大家对于 ArrayList 有了更深层次的了解，下篇一块学习一下 LinkedList 的源码。
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