随机访问

因为 ArrayList 是基于数组实现的,所以支持快速随机访问。RandomAccess 接口标识着该类支持快速随机访问。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

内部结构

扩容

添加元素时使用 ensureCapacityInternal() 方法来保证容量足够,如果不够时,需要使用 grow() 方法进行扩容,新容量量的大小为 oldCapacity + (oldCapacity >> 1) ,即 oldCapacity+oldCapacity/2。其中 oldCapacity >> 1 需要取整,所以新容量大约是旧容量的 1.5 倍左右。
扩容操作需要调用 Arrays.copyOf() 把原数组整个复制到新数组中,这个操作代价很高,因此最好在创建 ArrayList 对象时就指定大概的容量大小,减少扩容操作的次数。

删除元素

需要调用 System.arraycopy() 将 index+1 后面的元素都复制到 index 位置上,该操作的时间复杂度为O(N),可以看到 ArrayList 删除元素的代价是非常高的。

默认大小

首先看默认构造方法

public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

我们看到默认数组直接赋值为 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA；

计算容量

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

显然如果在初始化集合时不初始化数组容量（或者说长度），该数组的默认长度为0；
初始化长度为0的数组，怎么添加数据？下面我们讨论添加第一个元素的过程
我们看集合的add方法
在添加元素时；会先去判断集合是否需要扩容；

public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

// 默认容量为10
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
       // minCapacity = 1
    ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
    //  这里肯定返回DEFAULT_CAPACITY = 10
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        return minCapacity;
    }
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    // minCapacity = 10；
        modCount++;
        // overflow-conscious code
        // 扩容
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

grow扩容

private void grow(int minCapacity) {
        // minCapacity = 10 
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        // oldCapacity = 0;
        // 1.5倍扩容
        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:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

第一次add的时候ArrayList扩容到10

总结

• ArrayList底层的数据结构就是数组，数组元素类型为Object类型，即可以存放所有类型数据。我们对ArrayList类的实例的所有的操作底层都是基于数组的。
• 实现了RandomAccess接口：表明ArrayList支持快速（通常是固定时间）随机访问。在ArrayList中，我们可以通过元素的序号快速获取元素对象，这就是快速随机访问，所以在遍历它的时候推荐使用for循环。
• ArrayList区别于数组的地方在于能够自动扩展大小
• ArrayList由于本质是数组，所以它在数据的查询方面会很快，而在插入删除这些方面，性能下降很多
• ArrayList初始集合不初始化数组的容量的时候，默认值为0
• 添加元素后，扩容为10，之后每次扩容为原来的0.5倍