ArrayList是基于List 接口，大小可变数组的实现。实现了所有可选列表操作，并允许包括 null 在内的所有元素。除了实现 List 接口外，此类还提供一些方法来操作内部用来存储列表的数组的大小。下面我们来分析ArrayList的源代码，ArrayList继承体系结构如下：
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
ArrayList类继承AbstractList类并实现了List、Cloneable和Serializable接口，因而ArrayList具有克隆和序列化的功能。
属性
//默认初始容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//用于空实例的共享空数组实例
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//用于默认大小的空实例的共享空数组实例。与EMPTY_ELEMENTDATA数组的区别在于当第一个元素被加入进来的时候,它知道扩大多少
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//elementData数组用来存储ArrayList中的元素
transient Object[] elementData;
//ArrayList中存储的元素的个数
private int size;
构造函数
ArrayList提供了三种方式的构造器：
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}源码的注释是构造一个初始容量为 10 的空列表。即当我们不提供参数而new一个对象时，底层的数组就是直接用长度为10的空实例数组DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA进行实例化。难点就是DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA的长度我们还不知道，关于如何使用DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA构造了一个初始容量为10的空列表在下面的add(E e)函数源码的介绍中就会知道答案了。
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);
}
} 传入参数来实例化底层的数组对象，其中对参数的3中情况进行了处理。当参数小于0时抛异常；当参数等于0时；用空实例数组对象EMPTY_ELEMENTDATA来初始化底层数组elementData。
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);
} 将容器Collection转化为数组赋给数组elementData，还对Collection转化是否转化为了Object[]进行了检查判断。如果Collection为空，则就将空的实例数组对象EMPTY_ELEMENTDATA赋给了elementData。
常用方法
修改
// 用指定的元素替代此列表中指定位置上的元素，并返回以前位于该位置上的元素。
public E set(int index, E element) {
RangeCheck(index);
E oldValue = (E) elementData[index];
elementData[index] = element;
return oldValue;
} 添加
// 将指定的元素添加到此列表的尾部。
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1);
elementData[size++] = e;
return true;
}
// 将指定的元素插入此列表中的指定位置。
// 如果当前位置有元素，则向右移动当前位于该位置的元素以及所有后续元素（将其索引加1）。
public void add(int index, E element) {
//位置有效性检查
rangeCheckForAdd(index);
//添加修改次数以及判断是否需要扩张数组长度
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//完成数组自身从index开始的所有元素拷贝到index+1开始且长度为size-index的位置上。
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
// 按照指定collection的迭代器所返回的元素顺序，将该collection中的所有元素添加到此列表的尾部。
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
//将a中的所有元素拷贝到数组elementData最后一个元素的后面
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
// 从指定的位置开始，将指定collection中的所有元素插入到此列表中。
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew, numMoved);
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}读取
public E get(int index) {
rangeCheck(index);//有效性检查
return elementData(index);
}删除
ArrayList提供了根据下标或者指定对象两种删除方法，如下：
// 删除此列表中指定位置上的元素。
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);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
// 移除此列表中首次出现的指定元素（如果存在）。这是应为ArrayList中允许存放重复的元素。
public boolean remove(Object o) {
// 由于ArrayList中允许存放null，因此下面通过两种情况来分别处理。
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;
}从源码中可以看到，无论指定对象o是否为null，都是在ArrayList中找到与此第一个相等的元素的位置，然后调用fastRemove(index)来进行移除；如果没有找到指定对象o的位置，则返回false，表示没有移除成功。
需要注意的是从数组中移除元素的操作，也会导致被移除的元素以后的所有元素的向前移动一个位置。remove（int index）从代码就可以看到，而 remove(Object o)则是调用了fastRemove(index)，我们看下代码：
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
}可以看到，我们需要左移的功能是在这里实现的
清除
//直接将数组中的所有元素设置为null即可，这样便于垃圾回收
public void clear() {
modCount++;
// clear to let GC do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}扩容
扩容需要要重点说明的一个，在添加方法中涉及到ensureCapacityInternal（）方法，源码如下：
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}如果elementData==DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，则就用默认容量10来进行开辟空间。这里的源码就解释了DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA数组和EMPTY_ELEMENTDATA数组的区别之所在。也说明了当我们用无参构造函数来实例化一个对象时，确实是构造的一个长度为10的数组对象。
接下来再看下ensureExplicitCapacity（）方法
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}接着看grow（）方法
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
/*
下面两个if的作用为处理两种情况：
1）第一种情况为：如果newCapacity扩展的过小。则应该至少扩张到所需的空间大小minCapacity
2）第二种情况为：newCapacity扩张的过大，如果过大，则用Integer.MAX_VALUE来代替。
*/
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);
}从源码中可以看到，此函数的功能就是一个数组的扩容。一般情况下是扩展到原来数组长度的1.5倍。
但是，由于扩张1.5倍可能和我们的需要不一致，即可能太小，也可能太大。因此，就有了源码中的两个if条件的处理。即如果扩张1.5倍太小，则就用我们需要的空间大小minCapacity来进行扩容。如果扩张1.5倍太大或者是我们所需的空间大小minCapacity太大，则进行Integer.MAX_VALUE来进行扩容。
参考：
http://zhangshixi.iteye.com/blog/674856
