1）ArrayList 特点
List 接口的可变数组实现，ArrayList 允许使用任何元素，包括 null。
ArrayList 和 Vector 基本类似，只不过 Vector 是线程安全的，ArrayList 是线程不安全的。
size、isEmpty、get、set、iterator 和 listIterator 以常量时间运行，其他的操作基本以线性时间运行。
每个 ArrayList 都有一个容量，容量表示该 ArrayList 当前能容纳的元素个数，随着元素的增加，ArrayList 会自动扩容。
在创建 ArrayList 时可以指定一个合适的初始化容量，以减少频繁扩容带来的性能损耗。
ArrayList 是线程不安全的，多线程并发访问 ArrayList 并且至少有一个线程修改了它的结构【增加、删除元素、扩容等】，
则 ArrayList 将抛出 ConcurrentModificationException 异常。快速失败机制：iterator 和 listIterator 返回的迭代器是快速失败的，如果不是通过 ListIterator#remove() 或 ListIterator#add(Object) 方法修改其结构，
则 ArrayList 将尽最大努力抛出 ConcurrentModificationException 异常。ArrayList 的缩容机制：通过 trimToSize 方法将 ArrayList 的容量缩小为当前元素的个数，以减少 ArrayList 的内存占用。
ArrayList 的扩容机制：默认为 1.5 倍向下取整扩容，如果批量添加元素，则以 size+newNum 进行扩容。
2）创建实例
/**
* ArrayList 底层存储元素的数组缓冲区
*/
transient Object[] elementData; // 用于在空实例之间共享的空对象数组，用于简化扩容实现
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 创建容量为 10 的空 ArrayList 实例
public ArrayList() { this.elementData = ArrayList.DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
} /**
* 基于用户指定的容量创建空 ArrayList 实例
*/
public ArrayList(int initialCapacity) { if (initialCapacity > 0) { // 创建指定大小的对象数组
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) { // 使用共享的空数组
this.elementData = ArrayList.EMPTY_ELEMENTDATA;
} else { throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
} /**
* 基于指定的集合创建 ArrayList 实例
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) { // 集合转化为对象数组
this.elementData = c.toArray(); /**
* 集合容量不为 0，并且类型不是 Object[].class，则将其转换为对象数组。
*/
if ((this.size = this.elementData.length) != 0) { if (this.elementData.getClass() != Object[].class) { this.elementData = Arrays.copyOf(this.elementData, this.size, Object[].class);
}
} else { // 空集合默认使用共享空数组
this.elementData = ArrayList.EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}3）在尾部添加元素
/**
* 【modCount 属性定义在 AbstractList 中】
* 【ArrayList 被结构化修改的次数，结构化修改主要是改变 List 大小的操作】
* 【该属性主要被 {@code iterator} and {@code listIterator} 方法返回的迭代器使用，
* 用于在迭代器遍历元素时阻止并发修改带来的数据错误，如果此字段的值发生意外的更改，
* 则迭代器将抛出 ConcurrentModificationException 异常。
* 它实现了在列表出现并发修改时的快速失败机制。】
*/
protected transient int modCount = 0; /**
* 在 ArrayList 尾部新增元素
*/
@Override
public boolean add(E e) {
modCount++; this.add(e, this.elementData, this.size); return true;
} /**
* 将方法字节码控制在 35(the -XX:MaxInlineSize default value) 个之内，以实现预编译和内联。
*/
private void add(E e, Object[] elementData, int s) { // 如果当前元素个数和底层数组长度一致，则需要执行扩容
if (s == elementData.length) {
elementData = this.grow();
} // 插入元素
elementData[s] = e; // 增加元素个数
this.size = s + 1;
} /**
* 默认每次增加一个空间，触发 1.5 倍向下取整扩容
*/
private Object[] grow() { return this.grow(this.size + 1);
} /**
* 增加 ArrayList 的容量以满足最少能容纳 minCapacity 个元素
*/
private Object[] grow(int minCapacity) { // 基于数组拷贝实现扩容
return this.elementData = Arrays.copyOf(this.elementData, this.newCapacity(minCapacity));
} /**
* 可分配的最大数组大小
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; /**
* 基于预期容量计算新的容量
*/
private int newCapacity(int minCapacity) { // overflow-conscious code
final int oldCapacity = this.elementData.length; /**
* 1.5 倍向下取整扩容
*/
final int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); /**
* 默认扩容后的容量小于预期容量，则以预期容量为准
*/
if (newCapacity - minCapacity <= 0) { // 第一次扩容时，取 10 和 minCapacity 的最大值
if (this.elementData == ArrayList.DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(ArrayList.DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
} // 预期容量溢出
if (minCapacity < 0) { throw new OutOfMemoryError();
} return minCapacity;
} /**
* 新的容量小于等于 Integer.MAX_VALUE - 8 则直接返回，
* 否则基于预期容量返回 Integer.MAX_VALUE - 8 或 Integer.MAX_VALUE
*/
return newCapacity - ArrayList.MAX_ARRAY_SIZE <= 0
? newCapacity
: ArrayList.hugeCapacity(minCapacity);
} private static int hugeCapacity(int minCapacity) { // 预期容量已经溢出，则抛出 OutOfMemoryError
if (minCapacity < 0) { throw new OutOfMemoryError();
} return minCapacity > ArrayList.MAX_ARRAY_SIZE
? Integer.MAX_VALUE
: ArrayList.MAX_ARRAY_SIZE;
}4）在指定索引处添加元素
/**
* 在指定的位置插入元素
*/
@Override
public void add(int index, E element) { this.rangeCheckForAdd(index);
modCount++; final int s;
Object[] elementData; // 当前元素个数等于底层数组容量，则执行扩容
if ((s = this.size) == (elementData = this.elementData).length) {
elementData = this.grow();
} // 将目标索引处的元素集体右移一个位置
System.arraycopy(elementData, index,
elementData, index + 1,
s - index); // 将新元素更新到目标索引处
elementData[index] = element; // 递增元素个数值
this.size = s + 1;
} private void rangeCheckForAdd(int index) { if (index > this.size || index < 0) { throw new IndexOutOfBoundsException(this.outOfBoundsMsg(index));
}
}5）将集合中的元素顺序加入到 ArrayList 尾部
/**
* 将集合中的元素顺序加入到 ArrayList 尾部
*/
@Override
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { final Object[] a = c.toArray();
modCount++; // 获取需要添加的元素总个数
final int numNew = a.length; // 集合为空则直接返回
if (numNew == 0) { return false;
}
Object[] elementData; final int s; // 新增元素个数大于 ArrayList 的剩余容量，则执行扩容，预期容量为 size+newNum
if (numNew > (elementData = this.elementData).length - (s = this.size)) {
elementData = this.grow(s + numNew);
} // 将集合中的元素拷贝到 elementData 数组中
System.arraycopy(a, 0, elementData, s, numNew); // 增加总元素个数
this.size = s + numNew; return true;
}6）获取指定索引处的元素
/**
* 获取指定索引处的元素
*/
@Override
public E get(int index) { // 下标校验
Objects.checkIndex(index, this.size); return this.elementData(index);
} // 位置访问操作
/**
* 获取指定索引处的元素
* created by ZXD at 15 Jul 2018 T 11:28:00
* @param index
* @return
*/
E elementData(int index) { return (E) this.elementData[index];
}7）替换指定索引处的元素，并返回旧值
/**
* 替换指定索引处的元素，并返回旧值
*/
@Override
public E set(int index, E element) { // 下标校验
Objects.checkIndex(index, this.size); // 读取旧值
final E oldValue = this.elementData(index); // 更新新值
this.elementData[index] = element; // 返回旧值
return oldValue;
}8）移除指定索引处的元素
/**
* 移除指定索引处的元素
*/
@Override
public E remove(int index) { // 下标校验
Objects.checkIndex(index, this.size); final Object[] es = this.elementData; @SuppressWarnings("unchecked") final E oldValue = (E) es[index]; this.fastRemove(es, index); return oldValue;
} /**
* 移除元素时，跳过索引校验并且不返回旧元素的值
*/
private void fastRemove(Object[] es, int i) {
modCount++; final int newSize; // 计算新的 size 值，如果 size 值大于目标索引
if ((newSize = this.size - 1) > i) { // 如果移除索引在数组中间，则目标索引处右侧的元素集体左移一个单位
System.arraycopy(es, i + 1, es, i, newSize - i);
} // 将最后一个元素置为 null
es[this.size = newSize] = null;
}9）移除指定的目标元素
/**
* 通过 {@link Object#equals(Object)} 方法获取第一个匹配的元素并移除
*/
@Override
public boolean remove(Object o) { final Object[] es = this.elementData; final int size = this.size; int i = 0; // 首先获取目标元素的索引
found: { if (o == null) { for (; i < size; i++) { if (es[i] == null) { break found;
}
}
} else { for (; i < size; i++) { if (o.equals(es[i])) { break found;
}
}
} return false;
} // 快速移除目标元素
this.fastRemove(es, i); return true;
}10）移除指定索引间的元素
/**
* 移除指定索引范围内的所有元素，包括开始索引，不包括结束索引
*/
@Override
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) { if (fromIndex > toIndex) { throw new IndexOutOfBoundsException(
ArrayList.outOfBoundsMsg(fromIndex, toIndex));
}
modCount++; this.shiftTailOverGap(this.elementData, fromIndex, toIndex);
} /** Erases the gap from lo to hi, by sliding down following elements. */
private void shiftTailOverGap(Object[] es, int lo, int hi) {
System.arraycopy(es, hi, es, lo, this.size - hi); for (int to = this.size, i = this.size -= hi - lo; i < to; i++) {
es[i] = null;
}
}11）移除 ArrayList 中包含在目标集合中的所有元素
/**
* 移除 ArrayList 中包含在目标集合中的所有元素，通过 {@link Object#equals(Object)} 进行相等性判断
*/
@Override
public boolean removeAll(Collection<?> c) { return this.batchRemove(c, false, 0, this.size);
} /**
* created by ZXD at 30 Aug 2018 T 22:16:52
* @param c 目标集合
* @param complement ArrayList 中的元素需要移除还是保留，false 表示移除，true 表示保留
* @param from 开始索引
* @param end 结束索引
* @return
*/
boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement, final int from, final int end) {
Objects.requireNonNull(c); // 暂存底层数组
final Object[] es = this.elementData; int r; // Optimize for initial run of survivors
for (r = from;; r++) { // 如果已经全部遍历完，没有需要处理的元素，则直接返回
if (r == end) { return false;
} // 找到第一个需要丢弃的元素下标
if (c.contains(es[r]) != complement) { break;
}
} // 暂存需要处理元素的下一个位置
int w = r++; try { // 遍历余下的所有元素
for (Object e; r < end; r++) { // 保留满足条件的目标元素
if (c.contains(e = es[r]) == complement) {
es[w++] = e;
}
}
} catch (final Throwable ex) { // Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
// even if c.contains() throws.
System.arraycopy(es, r, es, w, end - r);
w += end - r; throw ex;
} finally { // 修改并发计数值
modCount += end - w; this.shiftTailOverGap(es, w, end);
} return true;
}12）只保留 ArrayList 中包含在目标集合中的所有元素
/**
* 保留 ArrayList 中包含在目标集合中的所有元素，通过 {@link Object#equals(Object)} 进行相等性判断
*/
@Override
public boolean retainAll(Collection<?> c) { return this.batchRemove(c, true, 0, this.size);
}原文出处：https://www.cnblogs.com/zhuxudong/p/9581072.html
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