[ArrayList 简介](#ArrayList 简介)
ArrayList 的底层是数组队列，相当于动态数组。与 Java 中的数组相比，它的容量能动态增长。在添加大量元素前，应用程序可以使用ensureCapacity操作来增加 ArrayList 实例的容量。这可以减少递增式再分配的数量。
ArrayList 继承于 AbstractList ，实现了 List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable 这些接口。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
}
List: 表明它是一个列表，支持添加、删除、查找等操作，并且可以通过下标进行访问。RandomAccess：这是一个标志接口，表明实现这个接口的List集合是支持 快速随机访问 的。在ArrayList中，我们即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。Cloneable：表明它具有拷贝能力，可以进行深拷贝或浅拷贝操作。
Serializable: 表明它可以进行序列化操作，也就是可以将对象转换为字节流进行持久化存储或网络传输，非常方便。
ArrayList 类图
[ArrayList 和 Vector 的区别?（了解即可）](#ArrayList 和 Vector 的区别?（了解即可）)
ArrayList是List的主要实现类，底层使用Object[]存储，适用于频繁的查找工作，线程不安全 。Vector是List的古老实现类，底层使用Object[]存储，线程安全。
[ArrayList 可以添加 null 值吗？](#ArrayList 可以添加 null 值吗？)
ArrayList 中可以存储任何类型的对象，包括 null 值。不过，不建议向ArrayList 中添加 null 值， null 值无意义，会让代码难以维护比如忘记做判空处理就会导致空指针异常。
示例代码：
ArrayList<String> listOfStrings = new ArrayList<>();
listOfStrings.add(null);
listOfStrings.add("java");
System.out.println(listOfStrings);
输出：
[null, java]
[Arraylist 与 LinkedList 区别?](#Arraylist 与 LinkedList 区别?)
- 是否保证线程安全：
ArrayList和LinkedList都是不同步的，也就是不保证线程安全； - 底层数据结构：
ArrayList底层使用的是Object数组 ；LinkedList底层使用的是 双向链表 数据结构（JDK1.6 之前为循环链表，JDK1.7 取消了循环。注意双向链表和双向循环链表的区别，下面有介绍到！） - 插入和删除是否受元素位置的影响：
ArrayList采用数组存储，所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响。 比如：执行add(E e)方法的时候，ArrayList会默认在将指定的元素追加到此列表的末尾，这种情况时间复杂度就是 O(1)。但是如果要在指定位置 i 插入和删除元素的话（add(int index, E element)），时间复杂度就为 O(n)。因为在进行上述操作的时候集合中第 i 和第 i 个元素之后的(n-i)个元素都要执行向后位/向前移一位的操作。LinkedList采用链表存储，所以在头尾插入或者删除元素不受元素位置的影响（add(E e)、addFirst(E e)、addLast(E e)、removeFirst()、removeLast()），时间复杂度为 O(1)，如果是要在指定位置i插入和删除元素的话（add(int index, E element)，remove(Object o),remove(int index)）， 时间复杂度为 O(n) ，因为需要先移动到指定位置再插入和删除
- 是否支持快速随机访问：
LinkedList不支持高效的随机元素访问，而ArrayList（实现了RandomAccess接口） 支持。快速随机访问就是通过元素的序号快速获取元素对象(对应于get(int index)方法)。 - 内存空间占用：
ArrayList的空间浪费主要体现在在 list 列表的结尾会预留一定的容量空间，而 LinkedList 的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比 ArrayList 更多的空间（因为要存放直接后继和直接前驱以及数据）。
ArrayList 扩容机制分析
[一步一步分析 ArrayList 扩容机制](#一步一步分析 ArrayList 扩容机制)
这里以无参构造函数创建的 ArrayList 为例分析。
[add 方法](#add 方法)
/**
* 将指定的元素追加到此列表的末尾。
*/
public boolean add(E e) {
// 加元素之前，先调用ensureCapacityInternal方法
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
// 这里看到ArrayList添加元素的实质就相当于为数组赋值
elementData[size++] = e;
return true;
}
注意 ：JDK11 移除了 ensureCapacityInternal() 和 ensureExplicitCapacity() 方法
ensureCapacityInternal 方法的源码如下：
// 根据给定的最小容量和当前数组元素来计算所需容量。
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
// 如果当前数组元素为空数组（初始情况），返回默认容量和最小容量中的较大值作为所需容量
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
// 否则直接返回最小容量
return minCapacity;
}
// 确保内部容量达到指定的最小容量。
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
ensureCapacityInternal 方法非常简单，内部直接调用了 ensureExplicitCapacity 方法：
//判断是否需要扩容
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
//判断当前数组容量是否足以存储minCapacity个元素
if (minCapacity - elementData.length > 0)
//调用grow方法进行扩容
grow(minCapacity);
}
我们来仔细分析一下：
- 当我们要
add进第 1 个元素到ArrayList时，elementData.length为 0 （因为还是一个空的 list），因为执行了ensureCapacityInternal()方法 ，所以minCapacity此时为 10。此时，minCapacity - elementData.length > 0成立，所以会进入grow(minCapacity)方法。 - 当
add第 2 个元素时，minCapacity为 2，此时elementData.length(容量)在添加第一个元素后扩容成10了。此时，minCapacity - elementData.length > 0不成立，所以不会进入 （执行）grow(minCapacity)方法。 - 添加第 3、4···到第 10 个元素时，依然不会执行 grow 方法，数组容量都为 10。
直到添加第 11 个元素，minCapacity(为 11)比 elementData.length（为 10）要大。进入 grow 方法进行扩容。
这里补充一点比较重要，但是容易被忽视掉的知识点：
- Java 中的
length属性是针对数组说的,比如说你声明了一个数组,想知道这个数组的长度则用到了 length 这个属性. - Java 中的
length()方法是针对字符串说的,如果想看这个字符串的长度则用到length()这个方法. - Java 中的
size()方法是针对泛型集合说的,如果想看这个泛型有多少个元素,就调用此方法来查看!
[hugeCapacity() 方法](#hugeCapacity() 方法)
从上面 grow() 方法源码我们知道：如果新容量大于 MAX_ARRAY_SIZE,进入(执行) hugeCapacity() 方法来比较 minCapacity 和 MAX_ARRAY_SIZE，如果 minCapacity 大于最大容量，则新容量则为
Integer.MAX_VALUE，否则，新容量大小则为 MAX_ARRAY_SIZE 即为 Integer.MAX_VALUE - 8。
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
// 对minCapacity和MAX_ARRAY_SIZE进行比较
// 若minCapacity大，将Integer.MAX_VALUE作为新数组的大小
// 若MAX_ARRAY_SIZE大，将MAX_ARRAY_SIZE作为新数组的大小
// MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
[System.arraycopy() 和 Arrays.copyOf()方法](#System.arraycopy() 和 Arrays.copyOf()方法)
阅读源码的话，我们就会发现 ArrayList 中大量调用了这两个方法。比如：我们上面讲的扩容操作以及add(int index, E element)、toArray() 等方法中都用到了该方法！
[System.arraycopy() 方法](#System.arraycopy() 方法)
源码：
// 我们发现 arraycopy 是一个 native 方法,接下来我们解释一下各个参数的具体意义
/**
* 复制数组
* @param src 源数组
* @param srcPos 源数组中的起始位置
* @param dest 目标数组
* @param destPos 目标数组中的起始位置
* @param length 要复制的数组元素的数量
*/
public static native void arraycopy(Object src, int srcPos,
Object dest, int destPos,
int length);
场景：
我们写一个简单的方法测试以下：
public class ArraycopyTest {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
int[] a = new int[10];
a[0] = 0;
a[1] = 1;
a[2] = 2;
a[3] = 3;
System.arraycopy(a, 2, a, 3, 3);
a[2]=99;
for (int i = 0; i < a.length; i++) {
System.out.print(a[i] + " ");
}
}
}
结果：
0 1 99 2 3 0 0 0 0 0
Arrays.copyOf()方法
源码：
public static int[] copyOf(int[] original, int newLength) {
// 申请一个新的数组
int[] copy = new int[newLength];
// 调用System.arraycopy,将源数组中的数据进行拷贝,并返回新的数组
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
Math.min(original.length, newLength));
return copy;
}
场景：
/**
以正确的顺序返回一个包含此列表中所有元素的数组（从第一个到最后一个元素）; 返回的数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。
*/
public Object[] toArray() {
//elementData：要复制的数组；size：要复制的长度
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
个人觉得使用 Arrays.copyOf()方法主要是为了给原有数组扩容，测试代码如下：
public class ArrayscopyOfTest {
public static void main(String[] args) {
int[] a = new int[3];
a[0] = 0;
a[1] = 1;
a[2] = 2;
int[] b = Arrays.copyOf(a, 10);
System.out.println("b.length"+b.length);
}
}
结果：
10
两者联系和区别
联系：
看两者源代码可以发现 copyOf()内部实际调用了 System.arraycopy() 方法
区别：
arraycopy() 需要目标数组，将原数组拷贝到你自己定义的数组里或者原数组，而且可以选择拷贝的起点和长度以及放入新数组中的位置 copyOf() 是系统自动在内部新建一个数组，并返回该数组。