1.属性介绍

/**
 * 初始化默认容量。
 */
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
 * 指定该ArrayList容量为0时，返回该空数组。
 */
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
 * 当调用无参构造方法，返回的是该数组。刚创建一个ArrayList 时，其内数据量为0。
 * 它与EMPTY_ELEMENTDATA的区别就是：该数组是默认返回的，而后者是在用户指定容量为0时返回。
 */
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
 * 保存添加到ArrayList中的元素。
 * ArrayList的容量就是该数组的长度。
 * 该值为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 时，当第一次添加元素进入ArrayList中时，数组将扩容值DEFAULT_CAPACITY。
 * 被标记为transient，在对象被序列化的时候不会被序列化。
 */
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
 * ArrayList的实际大小（数组包含的元素个数）。
 * @serial
 */
private int size;

2. 构造方法

ArrayList提供了三种构造方法。

ArrayList(int initialCapacity)：构造一个指定容量为capacity的空ArrayList。

ArrayList()：构造一个初始容量为 10 的空列表。

ArrayList(Collection<? extends E> c)：构造一个包含指定 collection 的元素的列表，这些元素是按照该 collection 的迭代器返回它们的顺序排列的。

/**
 * 构造一个指定初始化容量为capacity的空ArrayList。
 *
 * @param  initialCapacity  ArrayList的指定初始化容量
 * @throws IllegalArgumentException  如果ArrayList的指定初始化容量为负。
 */
public ArrayList(int initialCapacity) {
//判断指定的初始化容量，如果大于0，则新建一个Object数组，否则返回上述属性中的EMPTY_ELEMENTDATA
    if (initialCapacity > 0) {
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    } else if (initialCapacity == 0) {
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    } else {
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                           initialCapacity);
    }
}
ArrayList()
/**
 * 构造一个初始容量为 10 的空列表。
 */
public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
ArrayList(Collection<? extends E> c)
/**
 * 构造一个包含指定 collection 的元素的列表，这些元素是按照该 collection 的迭代器返回它们的顺序排列的。
 *
 * @param c 其元素将放置在此列表中的 collection
 * @throws NullPointerException 如果指定的 collection 为 null
 */
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
    elementData = c.toArray();
    if ((size = elementData.length) != 0) {
        // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
        if (elementData.getClass() != Object[].class)
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
    } else {
        // replace with empty array.
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
}

3.主要方法：

构造方法介绍完之后，一起看一下主要的操作方法：

get方法：

介绍：get方法相对简单，判断是否越界，之后通过数组下标来获取数据。所以get方法的时间复杂度为O(1)。

/**
 * Returns the element at the specified position in this list.
 *
 * @param  index index of the element to return
 * @return the element at the specified position in this list
 * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
 */
public E get(int index) {
//检查下标index是否越界，如果下标大于当前的size，那么会报下标越界异常
rangeCheck(index);
//返回具体的下标的值
return elementData(index);
}
 
/**
 * Checks if the given index is in range.  If not, throws an appropriate
 * runtime exception.  This method does *not* check if the index is
 * negative: It is always used immediately prior to an array access,
 * which throws an ArrayIndexOutOfBoundsException if index is negative.
 */
private void rangeCheck(int index) {
//检测下标是否越界
if (index >= size)
  throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/**
 * 返回索引为index的元素
 */
@SuppressWarnings("unchecked")
E elementData(int index) {
    return (E) elementData[index];
}

add方法：

/**
 * 添加元素到list末尾.
 *
 * @param e 被添加的元素
 * @return true
 */
public boolean add(E e) {
    //确认list容量，如果不够，容量加1。
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
 ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
//计算容量
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
//判断当前是否是默认的数组
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
  return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
//如果当前的最小容量，大于目前的数据长度，那么需要扩容
if (minCapacity - elementData.length > 0)
  grow(minCapacity);
}
/**
 * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
 * number of elements specified by the minimum capacity argument.
 *
 * @param minCapacity the desired minimum capacity
 */
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
//没扩容前的容量
int oldCapacity = elementData.length;
//这个是扩容的重点，oldCapacity >> 1右移一位，然后再+oldCapacity,相当于扩容为原先的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//把入参和扩容后的容量判断
if (newCapacity - minCapacity < 0)
  newCapacity = minCapacity;
//扩容后的容量大于最大容量，则为最大容量，不会无限制扩容
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
  newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
//将数据复制到新数组中
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
//判断入参容量的大小
if (minCapacity < 0) // overflow
  throw new OutOfMemoryError();
//和最大容量进行比较，如果大于最大容量，则扩容后最大容量为定义的最大容量，不会无限制扩容
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
  Integer.MAX_VALUE :
  MAX_ARRAY_SIZE;
}

set方法：

/**
 * Replaces the element at the specified position in this list with
 * the specified element.
 *
 * @param index index of the element to replace
 * @param element element to be stored at the specified position
 * @return the element previously at the specified position
 * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
 */
public E set(int index, E element) {
//判断下标是否越界
rangeCheck(index);
//获取旧数据
E oldValue = elementData(index);
//在对应的下标下更新数据
elementData[index] = element;
//返回旧数据
return oldValue;
}

remove方法：

/**
 * 删除list中位置为指定索引index的元素
 * 索引之后的元素向左移一位
 *
 * @param index 被删除元素的索引
 * @return 被删除的元素
 * @throws IndexOutOfBoundsException 如果参数指定索引index>=size，抛出一个越界异常
 */
public E remove(int index) {
    //检查索引是否越界。如果参数指定索引index>=size，抛出一个越界异常
    rangeCheck(index);
    //结构性修改次数+1
    modCount++;
    //记录索引为inde处的元素
    E oldValue = elementData(index);
    // 删除指定元素后，需要左移的元素个数
    int numMoved = size - index - 1;
    //如果有需要左移的元素，就移动（移动后，该删除的元素就已经被覆盖了）
    if (numMoved > 0)
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                         numMoved);
    // size减一，然后将索引为size-1处的元素置为null。为了让GC起作用，必须显式的为最后一个位置赋null值
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    //返回被删除的元素
    return oldValue;
}
/**
 * 越界检查。
 * 检查给出的索引index是否越界。
 * 如果越界，抛出运行时异常。
 * 这个方法并不检查index是否合法。比如是否为负数。
 * 如果给出的索引index>=size，抛出一个越界异常
 */
private void rangeCheck(int index) {
    if (index >= size)
        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}