##ArrayList 简介##
-
ArrayList是最常用的一种java集合，底层是基于数组实现的，能够动态扩容
-
ArrayList不是线程安全的，只能用在单线程环境下，多线程环境下可以考虑使用Collections.synchronizedList(List l)函数返回一个线程安全的ArrayList类，也可以使用concurrent并发包下的CopyOnWriteArrayList类。
-
ArrayList实现了Serializable接口，因此它支持序列化，能够通过序列化传输，实现了RandomAccess接口，支持快速随机访问，实际上就是通过下标序号进行快速访问，实现了Cloneable接口，能被克隆。
##ArrayList源码剖析## 使用注解的方式进行源码剖析
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
//序列版本号，可以序列化传输
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
//初始容量为10
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//空的Array，可以存储任意Object
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//该数组用于保存数据
transient Object[] elementData;
//包含的元素个数，区别于容量
private int size;
//带容量的构造函数
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
//无参数的构造函数，进行初始化的时候，使用空的Array作为底层的数据结构
public ArrayList() {
super();
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
//创建一个包含collection的ArrayList
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
size = elementData.length;
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
}
//将容量截取到实际存储的元素的大小
public void trimToSize() {
modCount++;
if (size < elementData.length) {
//将原来的数据拷贝一份，并重新申请空间
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
//内部扩容
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
//修改次数加一
modCount++;
//如果最小容量已经大小元素数组的长度，则进行扩容
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
//进行扩容
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
//新容量为原容量的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//如果新容量还是小于最小容量需求，则直接使用最小的容量
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:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
//判断是否包含某个元素
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
//遍历数组，返回元素的index，不存在则返回-1.
public int indexOf(Object o) {
//数组支持null
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;
}
//浅拷贝，只是拷贝了数组元素，但是元素本身并没有拷贝
public Object clone() {
try {
ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn't happen, since we are Cloneable
throw new InternalError(e);
}
}
//返回ArrayList的Object数组
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
//将ArrayList中的元素拷贝到数组a中
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
//如果数组a长度小于ArrayList中的元素个数，则新创建一个数组使其能容纳所有元素
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
//如果数组a长度大于ArrayList中的元素个数，则直接将ArrayList中的全部元素拷贝到数组a中
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
//根据下标返回元素
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
//返回List中特定位置的元素
public E get(int index) {
//检查下标是否越界，如果越界会抛出异常
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
//向List中特定位置插入元素
public E set(int index, E element) {
//检查下标是否越界
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
//添加元素e
public boolean add(E e) {
//每次添加的时候，都会进行是否进行扩容的判断，当前需要的最小容量已经变为size+1，如果需要的最小容量已经大于当前数组elementData的长度，则进行扩容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
//在特定位置添加元素e，将当前位置的元素依次向右移动（copy)
public void add(int index, E element) {
//检查下标是否越界
rangeCheckForAdd(index);
//进行扩容判断
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
//删除特定位置的元素，将后面的元素依次向左移动一位
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//元素个数减一
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
//快速删除，没有越界检查，也不会返回删除的元素
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
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
}
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
##几点值得注意的地方##
-
注意其三个不同的构造方法。无参构造方法构造的ArrayList的容量默认为10，
-
注意扩充容量的方法ensureCapacity。ArrayList在每次增加元素（可能是1个，也可能是一组）时，都要调用该方法来确保足够的容量。当容量不足以容纳当前的元素个数时，就设置新的容量为旧的容量的1.5倍加1，如果设置后的新容量还不够，则直接新容量设置为传入的参数（也就是所需的容量），而后用Arrays.copyof()方法将元素拷贝到新的数组（详见下面的第3点）。从中可以看出，当容量不够时，每次增加元素，都要将原来的元素拷贝到一个新的数组中，非常之耗时，也因此建议在事先能确定元素数量的情况下，才使用ArrayList，否则建议使用LinkedList。
-
ArrayList的实现中大量地调用了Arrays.copyof()和System.arraycopy()方法，Arrays.copyof()实际上调用的是底层的System.arraycopy()方法。下面来看System.arraycopy()方法。该方法被标记了native，调用了系统的C/C++代码，在JDK中是看不到的，但在openJDK中可以看到其源码。该函数实际上最终调用了C语言的memmove()函数，因此它可以保证同一个数组内元素的正确复制和移动，比一般的复制方法的实现效率要高很多，很适合用来批量处理数组。Java强烈推荐在复制大量数组元素时用该方法，以取得更高的效率。
-
注意ArrayList的两个转化为静态数组的toArray方法。
第二个，<T> T[] toArray(T[] a)方法。该方法可以直接将ArrayList转换得到的Array进行整体向下转型（转型其实是在该方法的源码中实现的），且从该方法的源码中可以看出，参数a的大小不足时，内部会调用Arrays.copyOf方法，该方法内部创建一个新的数组返回，因此对该方法的常用形式如下：
public static Integer[] vectorToArray2(ArrayList<Integer> v) {
Integer[] newText = (Integer[])v.toArray(new Integer[0]);
return newText;
}
-
ArrayList基于数组实现，可以通过下标索引直接查找到指定位置的元素，因此查找效率高，但每次插入或删除元素，就要大量地移动元素，插入删除元素的效率低。
-
在查找给定元素索引值等的方法中，源码都将该元素的值分为null和不为null两种情况处理，ArrayList中允许元素为null。