淺談ArrayList
ArrayList類又稱動態數組，同時實現了Collection和List接口，其內部數據結構由數組實現，因此可對容器內元素實現快速隨機訪問。但因為ArrayList中插入或刪除一個元素需要移動其他元素，所以不適合在插入和刪除操作頻繁的場景下使用。
ArrayList的容量可以隨着元素的增加而自動增加，因此不用擔心ArrayList容量不足的問題。
ArrayList是非線程安全的。
接下來，我們將解析ArrayList的構造方法，在看構造方法之前，我們先來明確一下ArrayList源碼中的一些概念。這些變量和對象大家可能有疑惑，先記住就好了，后面會看到它們的用途。
// 默認的容量大小（常量）
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 定義的空數組（final修飾，大小固定為0）
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // 定義的默認空容量的數組（final修飾，大小固定為0）
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // 定義的不可被序列化的數組，實際存儲元素的數組
transient Object[] elementData; // 數組中元素的個數
private int size;
ArrayList有三種構造方法:
1.無參的構造方法
2.根據傳入的數值大小，創建指定長度的數組
3.通過傳入Collection元素列表進行生成
1.無參的構造方法
// 無參的構造方法
public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; }
可以看出來，當我們直接創建ArrayList時，elementData被賦予了默認空容量的數組。注意，因為默認空容量數組是被final修飾的，此時ArrayList數組是空的、固定長度的，也就是說其容量此時是0，元素個數size為默認值0。
2.根據傳入的數值大小，創建指定長度的數組
// 傳容量的構造方法
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); } }
當initialCapacity > 0時，會在堆上new一個大小為initialCapacity的數組，然后將其引用賦給elementData，此時ArrayList的容量為initialCapacity，元素個數size為默認值0。
當initialCapacity = 0時，elementData被賦予了默認空數組，因為其被final修飾了，所以此時ArrayList的容量為0，元素個數size為默認值0。
當initialCapacity < 0時，會拋出異常。
3.通過傳入Collection元素列表進行生成
// 傳入Collection元素列表的構造方法
public ArrayList(Collection<? extends E> c) { // 將列表轉化為對應的數組
elementData = c.toArray(); if ((size = elementData.length) != 0) { // 此處見下面詳細解析
if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else { // 賦予空數組
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } }
傳入Collection元素列表后，構造方法首先會將其轉化為數組，將其索引賦給elementData。
如果此數組的長度為0，會重新賦予elementData為空數組，此時ArrayList的容量是0，元素個數size為0。
如果此數組的長度大於0，會更新size的大小為其長度，也就是元素的個數，然后執行里面的程序。大家對里面的代碼可能不理解，讓我們等會看下面解析。執行完后此時ArrayList的容量為傳入序列的長度，也就是size的大小，同時元素個數也為size，也就是說，此時ArrayList是滿的。
讓我們來看看下面的代碼，然后再去理解上面 if 語句的代碼：
public class Test { public static void main(String[] args) { // 1.創建Student對象數組
Student[] students = new Student[] { new Student("小明", 18), new Student("小李", 19), new Student("小張", 21) }; // 2.將其賦值給Object對象數組
Object[] objects = students; // 3.執行if語句前，打印數組的class
System.out.println("執行前：" + objects.getClass()); // 4.執行上面的代碼
if (objects.getClass() != Object[].class) { objects = Arrays.copyOf(objects, objects.length, Object[].class); } // 5.執行if語句后，打印數組的class
System.out.println("執行后：" + objects.getClass()); } }
程序的運行結果如下：
可以看到，對象數組也是有.class的，其中含有所存儲元素的類型，而上面的那段代碼的作用就是將原對象數組的數組類型轉化為Object對象數組的數組類型，以便更好的存儲。
ArrayList的擴容機制
當我們探討擴容時，肯定要從ArrayList的add方法走起，讓我們來看看吧。
public boolean add(E e) { modCount++; add(e, elementData, size); return true; }
這是最基本的add方法，當然，也是可以說明問題的。可以看到，此add方法的參數就是一個被加元素，moCount是記錄ArrayList被修改次數的，可以不用管。然后是另一個add方法，所傳的值是被加元素、當前數組和當前數組的元素個數，讓我們來看看這個add方法吧。
private void add(E e, Object[] elementData, int s) { // 判斷元素個數是否等於當前容量
if (s == elementData.length) elementData = grow(); elementData[s] = e; size = s + 1; }
首先，它判斷了元素個數是否等於當前數組的容量，也就是判斷當前數組是不是滿的，如果當前空間是滿的，就需要擴容了，grow函數就是擴容函數了，擴容后再將被加元素加到數組中。
下面我們來看看grow函數是什么樣子的：
private Object[] grow() { return grow(size + 1); }
它里面又調用了一個帶參的grow函數，參數是當前元素個數+1，也就是當前容量+1。返回的是這個函數的返回值，讓我們進一步研究這個帶參的函數。
private Object[] grow(int minCapacity) { // 獲取老容量，也就是當前容量
int oldCapacity = elementData.length; // 如果當前容量大於0 或者 數組不是DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity, minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */ oldCapacity >> 1 /* preferred growth */); return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); // 如果 數組是DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA（容量等於0的話，只剩這一種情況了）
} else { return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)]; } }
首先，它是記錄了一下老容量的大小，然后再進行下面的操作。
如果當前容量大於0，或者當前數組不是DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，前面說明過，DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA是一個被final修飾的空數組，在三個構造方法中，只有無參構造方法中elementData被賦予了DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA。也就是說，這個if語句中不會處理用默認無參構造方法創建的數組的初始擴容情況，那么其余的擴容情況都是由此if語句來處理的。
我們來看一下if里面的操作，先創建一個新的數組，然后將舊數組拷貝到新數組並賦給elementData返回。ArraysSupport.newLength函數的作用是創建一個大小為oldCapacity + max（minimum growth， preferred growth）的數組。
minCapacity是傳入的參數，我們上面看過，它的值是當前容量（老容量）+1，那么minCapacity - oldCapacity的值就恆為1，minimum growth的值也就恆為1。
oldCapacity >> 1的功能是將oldCapacity 進行位運算，右移一位，也就是減半，preferred growth的值即為oldCapacity大小的一半。
擴容分析：
當oldCapacity為0時，右移后還是0，也就是說此時擴容的大小為0+max（1,0）=1，容量從0擴展到1。那么什么時候是這種情況呢？
（1）傳容量的構造方法傳入的是0時，elementData被賦予的是EMPTY_ELEMENTDATA，此時數組容量為0，添加元素時，符合if的條件，會進入此擴容情況，容量從0擴展到1。
（2）傳Collection元素列表的構造方法被傳入空列表時，elementData被賦予的是EMPTY_ELEMENTDATA，數組容量為0，此時添加元素時，符合if的條件，會進入此擴容情況，容量從0擴展到1。
當oldCapacity大於0時，新創建的數組大小是老容量+老容量的一半，也就是老容量的1.5倍，每次擴容到原來的1.5倍。
else就剩一種情況了，也就是用默認無參構造方法創建的數組的初始擴容情況。此時的容量為0，添加一個元素時會創建一個新的數組，其大小為max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)。
我們從上面的源碼變量信息中可得知DEFAULT_CAPACITY是一個常量，其值為10，而minCapacity的值為（0+1），所以添加一個元素時，max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)的值必為10。也就是說，當我們用默認無參構造方法創建的數組在添加元素前，ArrayList的容量為0，添加一個元素后，ArrayList的容量就變為10了。
總結一下
ArrayList的特點：
1.ArrayList的底層數據結構是數組，所以查找遍歷快，增刪慢。
2.ArrayList可隨着元素的增長而自動擴容，正常擴容的話，每次擴容到原來的1.5倍。
3.ArrayList的線程是不安全的。
ArrayList的擴容：
擴容可分為兩種情況：
第一種情況，當ArrayList的容量為0時，此時添加元素的話，需要擴容，三種構造方法創建的ArrayList在擴容時略有不同：
1.無參構造，創建ArrayList后容量為0，添加第一個元素后，容量變為10，此后若需要擴容，則正常擴容。
2.傳容量構造，當參數為0時，創建ArrayList后容量為0，添加第一個元素后，容量為1，此時ArrayList是滿的，下次添加元素時需正常擴容。
3.傳列表構造，當列表為空時，創建ArrayList后容量為0，添加第一個元素后，容量為1，此時ArrayList是滿的，下次添加元素時需正常擴容。
第二種情況，當ArrayList的容量大於0，並且ArrayList是滿的時，此時添加元素的話，進行正常擴容，每次擴容到原來的1.5倍。