ArrayList是基於數組實現的，是一個動態數組，其容量能自動增長，類似於C語言中的動態申請內存，動態增長內存。
ArrayList不是線程安全的，只能用在單線程環境下，多線程環境下可以考慮用Collections.synchronizedList(List l)函數返回一個線程安全的ArrayList類，也可以使用concurrent並發包下的CopyOnWriteArrayList類。
ArrayList實現了Serializable接口，因此它支持序列化，能夠通過序列化傳輸，實現了RandomAccess接口，支持快速隨機訪問，實際上就是通過下標序號進行快速訪問，實現了Cloneable接口，能被克隆。
ArrayList的源碼如下（加入了簡單的注釋，版本號為1.56）：
/**@(#)ArrayList.java 1.56 06/04/21
* Copyright 2006 Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
* SUN PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
*/
package java.util;
/**
* @author Josh Bloch
* @author Neal Gafter
* @version 1.56, 04/21/06
* @see Collection
* @see List
* @see LinkedList
* @see Vector
* @since 1.2
*/
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
// ArrayList基於該數組實現，用該數組保存數據
private transient Object[] elementData;
// 實際大小
private int size;
// 帶容量大小的構造函數
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
// 默認構造函數
public ArrayList() {
this(10);
}
// Collection構造函數
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);
}
// 當前容量值為實際個數
public void trimToSize() {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (size < oldCapacity) {
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
// 確定ArrayList容量
// 若容量不足以容納當前全部元素，則擴容，新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (minCapacity > oldCapacity) {
Object oldData[] = elementData;
int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
if (newCapacity < minCapacity)
newCapacity = minCapacity;
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
}
// 返回實際大小
public int size() {
return size;
}
// 清空
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
// 是否包含o
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
// 正向查找，返回o的index
public int indexOf(Object o) {
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;
}
// 逆向查找，返回o的index
public int lastIndexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
// 克隆函數
public Object clone() {
try {
ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) 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();
}
}
// 返回ArrayList的Object數組
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
// 返回ArrayList組成的數組
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
// Make a new array of a's runtime type, but my contents:
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
// Positional Access Operations
// 得到index位置的元素
public E get(int index) {
RangeCheck(index);
return (E) elementData[index];
}
// 向index插入element
public E set(int index, E element) {
RangeCheck(index);
E oldValue = (E) elementData[index];
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
// 添加e
public boolean add(E e) {
ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
// 向index插入element
public void add(int index, E element) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(
"Index: "+index+", Size: "+size);
ensureCapacity(size+1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
// 移除index位置的元素
public E remove(int index) {
RangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = (E) elementData[index];
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
return oldValue;
}
// 移除o
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
// 快速移除index位置的元素
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; // Let gc do its work
}
// 清空
public void clear() {
modCount++;
// Let gc do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}
// 添加Collection
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacity(size + numNew); // Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
// 在index添加Collection
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(
"Index: " + index + ", Size: " + size);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacity(size + numNew); // Increments modCount
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
numMoved);
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
// 移除fromIndex到toIndex之間的全部元素
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
modCount++;
int numMoved = size - toIndex;
System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
numMoved);
// Let gc do its work
int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
while (size != newSize)
elementData[--size] = null;
}
// 移除index位置的元素
private void RangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(
"Index: "+index+", Size: "+size);
}
// java.io.Serializable的寫入函數,將ArrayList的“容量，所有的元素值”都寫入到輸出流中
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
// Write out element count, and any hidden stuff
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
// Write out array length
s.writeInt(elementData.length);
// Write out all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++)
s.writeObject(elementData[i]);
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
// java.io.Serializable的讀取函數：根據寫入方式讀出,先將ArrayList的“容量”讀出，然後將“所有的元素值”讀出
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in size, and any hidden stuff
s.defaultReadObject();
// Read in array length and allocate array
int arrayLength = s.readInt();
Object[] a = elementData = new Object[arrayLength];
// Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++)
a[i] = s.readObject();
}
}
ArrayList有三個構造函數，如下(英文注釋全部刪掉，默認代碼折疊，太占地方了)：
private transient Object[] elementData;
private int size;
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
public ArrayList() {
this(10);
}
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);
}
從第一句話可以看到，ArrayList本質上是一個Object類型的數組，前面加入了transient關鍵字，在序列化的時候忽略，但是在最後自己重寫了writeObject和readObject這兩個函數，第一個是構造傳入固定大小的ArrayList，第二個是默認大小為10，第三個是將傳入的Collection轉成ArrayList。
序列化有2種方式：
A、只是實現了Serializable接口。
序列化時，調用java.io.ObjectOutputStream的defaultWriteObject方法，將對象序列化。
注意：此時transient修飾的字段，不會被序列化。
B、實現了Serializable接口，同時提供了writeObject方法。
序列化時，會調用該類的writeObject方法。而不是java.io.ObjectOutputStream的defaultWriteObject方法。
注意：此時transient修飾的字段，是否會被序列化，取決於writeObject
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (minCapacity > oldCapacity) {
Object oldData[] = elementData;
int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
if (newCapacity < minCapacity)
newCapacity = minCapacity;
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
}
關鍵在這裡int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;新的數組大小是舊的數組大小的二分之三加一，然後調用Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);得到新的elementData對象。說到這裡我默默的翻看了一下jdk1.7的源碼，發現在jdk1.7當中，擴容效率有了本質上的提高，請看下面的代碼：（出自jdk1.7）
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity > 0)
ensureCapacityInternal(minCapacity);
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
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);
}
1.7相比較1.6，自動擴容增加了兩個方法，增加了數組擴容時的判斷，最重要的是這句話：int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);沒有再用*3再/2這種低端的玩法，直接采用了移位運算，我不是太懂十進制數的移位運算，經過幾次自己的測試發現如果是偶數，這個移位運算正好是一半，如果是奇數，則是向下取整。
第一判斷ensureSize，如果夠直接插入，否則按照policy擴展，復制，重建數組。
第二步插入元素。
ArrayList提供了set(int index, E element)、add(E e)、add(int index, E element)、addAll(Collection<? extends E> c)、addAll(int index, Collection<? extends E> c)這些添加元素的方法。
public E set(int index, E element) {
RangeCheck(index);
E oldValue = (E) elementData[index];
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
public boolean add(E e) {
ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
public void add(int index, E element) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(
"Index: "+index+", Size: "+size);
ensureCapacity(size+1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacity(size + numNew); // Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(
"Index: " + index + ", Size: " + size);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacity(size + numNew); // Increments modCount
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
numMoved);
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
一種是按索引刪除，不用查詢，索引之後的element順序左移一位，並將最後一個element設為null，由gc負責回收。
public E remove(int index) {
RangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = (E) elementData[index];
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
return oldValue;
}
源碼如下：
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
? (T[]) new Object[newLength]
: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
Math.min(original.length, newLength));
return copy;
}
這裡有所優化，如果是Object類型的，直接new Object數組，如果不是則通過Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength)方法產生相應的數組類型。通過System.arraycopy實現數組復制，System是個final類，arraycopy是個native方法。
該方法被標記了native，調用了系統的C/C++代碼，在JDK中是看不到的，但在openJDK中可以看到其源碼。該函數實際上最終調用了C語言的memmove()函數，因此它可以保證同一個數組內元素的正確復制和移動，比一般的復制方法的實現效率要高很多，很適合用來批量處理數組。Java強烈推薦在復制大量數組元素時用該方法，以取得更高的效率。
Java反射技術除了可以在運行時動態地決定要創建什麼類型的對象，訪問哪些成員變量，方法，還可以動態地創建各種不同類型，不同維度的數組。
動態創建數組的步驟如下：
1.創建Class對象，通過forName(String)方法指定數組元素的類型
2.調用Array.newInstance(Class, length_of_array)動態創建數組
訪問動態數組元素的方法和通常有所不同，它的格式如下所示，注意該方法返回的是一個Object對象
Array.get(arrayObject, index)
為動態數組元素賦值的方法也和通常的不同，它的格式如下所示， 注意最後的一個參數必須是Object類型
Array.set(arrayObject, index, object)
動態數組Array不單可以創建一維數組，還可以創建多維數組。步驟如下：
1.定義一個整形數組：例如int[] dims= new int{5, 10, 15};指定一個三維數組
2.調用Array.newInstance(Class, dims);創建指定維數的數組
訪問多維動態數組的方法和訪問一維數組的方式沒有什麼大的不同，只不過要分多次來獲取，每次取出的都是一個Object，直至最後一次，賦值也一樣。
動態數組Array可以轉化為普通的數組，例如:
Array arry = Array.newInstance(Integer.TYPE,5);
int arrayCast[] = (int[])array;
ArrayList 實現了java.io.Serializable接口，在需要序列化的情況下，復寫writeObjcet和readObject方法提供適合自己的序列化方法。
1、序列化是干什麼的？
簡單說就是為了保存在內存中的各種對象的狀態（也就是實例變量，不是方法），並且可以把保存的對象狀態再讀出來。雖然你可以用你自己的各種各樣的方法來保存object states，但是Java給你提供一種應該比你自己好的保存對象狀態的機制，那就是序列化。
2、什麼情況下需要序列化
a）當你想把的內存中的對象狀態保存到一個文件中或者數據庫中時候；
b）當你想用套接字在網絡上傳送對象的時候；
c）當你想通過RMI傳輸對象的時候；
/**
* Returns <tt>true</tt> if this list contains the specified element.
* More formally, returns <tt>true</tt> if and only if this list contains
* at least one element <tt>e</tt> such that
* <tt>(o==null ? e==null : o.equals(e))</tt>.
*
* @param o element whose presence in this list is to be tested
* @return <tt>true</tt> if this list contains the specified element
*/
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
/**
* Returns the index of the first occurrence of the specified element
* in this list, or -1 if this list does not contain the element.
* More formally, returns the lowest index <tt>i</tt> such that
* <tt>(o==null ? get(i)==null : o.equals(get(i)))</tt>,
* or -1 if there is no such index.
*/
public int indexOf(Object o) {
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;
}
————————————————————————————————————————————————————————————
參考資料：
【Java集合源碼剖析】ArrayList源碼剖析
集合類學習之Arraylist 源碼分析
