ArrayList，顾名思义，底层是用Array即数组实现的。下面来看看实现细节。
1、ArrayList中的一些属性：
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;// 默认初始化的容量 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};// 空数组 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};// 空数组 transient Object[] elementData; // 存放元素的数组 private int size;// 数组中元素的个数
2、ArrayList的初始化：
- 无参构造器：
public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; }
没传 initialCapacity 的时候，elementData 就是一个空数组。
- 带参构造器：
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); } }
首先判断传入的 initialCapacity 是否大于0，大于0就new一个长度为 initialCapacity 的数组；如果等于0，那么 elementData 还是空数组；如果小于0，直接抛异常。
那么问题来了，空数组如何存元素？接下来看看 add 方法。
3、ArrayList的add方法：
public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; }
调用add方法的时候，首先是调用了 ensureCapacityInternal 方法。这个方法接收一个int类型的参数，表示的是当前数组中的元素个数加1。现在是空数组，所以size就是0，也就说传入的是1。那么接下来看看 ensureCapacityInternal里面做了什么事。
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); }
这个方法里面又调用了两个方法，一个calculateCapacity方法，然后将calculateCapacity方法的返回值作为参数再调用ensureExplicitCapacity方法。那么我们把她的衣服一件件的脱开，先看看calculateCapacity方法做了什么。
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } return minCapacity; }
它首先看看当前数组是否为空，如果为空，那么就返回DEFAULT_CAPACITY和minCapacity当中较大的一个。DEFAULT_CAPACITY就是10，minCapacity就是刚才传入的size + 1，也就是1，所以就返回10。然后将10作为参数传给ensureExplicitCapacity，看看里面发生了什么。
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); }
这里有个变量自增了，这个先不管，看看下面的判断。现在这个minCapacity是刚才传入的10，数组的length是0，所以调用了grow方法。再去看看grow方法。
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); }
这里oldCapacity 是0，newCapacity的初始值是1.5倍的oldCapacity，所以也是0。接下来因为newCapacity减minCapacity是0减10，所以小于0，那么newCapacity就是10。最后调用Arrays.copyOf方法，初始化数组。Arrays.copyOf方法底层调用的System.arraycopy，这是一个本地方法。它会将一个旧数组中的数据拷贝到新数组中。
这既是初始化的过程，其实也是扩容的过程。add的时候，先将数组中的元素个数size 加 1传给ensureCapacityInternal方法，如果当前elementData为空，就是初始化，返回10，初始化一个大小为10的数组。如果elementData 不为空，就返回 size + 1 的值，将其传入ensureExplicitCapacity方法，判断size + 1的值减去当前数组的长度是否大于0。比如我现在elementData 的length为10，现在已经存了9个元素，即size + 1等于10，此时10减10是不大于的0，不执行grow方法。当存了10个元素的时候，10加1等于11，才会执行grow方法。也就是说，当数组满了才会执行扩容操作。扩容的时候，是扩容为当前数组容量的1.5倍，然后底层调用一个本地方法将旧数组数据转移到新数组。
总结：
- 初始化：调用无参构造初始化时只是创建了一个空数组，等调用add方法的时候才会调用扩容方法，初始化一个长度为10的数组。
- 扩容：当数组中存满了元素时，创建一个容量为原先的1.5倍的新数组，将元素copy到新数组的方法底层调用的是System类的一个本地方法。
