ArrayList也是在Java开发中使用频率非常高的一个类，内部是基于数组的动态管理的方式来实现的。数组在内存里面是一块连续的存储空间，其优势是基于下标的随机访问和遍历是非常高效的。
JDK8源码中的ArrayList类结构定义如下：
class ArrayListextends AbstractList implements List , RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
（1）继承了AbstractList实现了List接口是一个数组队列拥有了List基本的的增删改查功能
（2）实现了RandomAccess接口拥有随机读写的功能
（3）实现了Cloneable接口可以被克隆
（4）实现了Serializable了接口并重写了序列化和反序列化方法，使得ArrayList可以拥有更好的序列化的性能。
ArrayList中的成员变量和几个构造方法如下：
//定义的序列化id，主要是为了标识不同版本的兼容性 private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L; //默认的数组存储容量 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; //当指定数组的容量为0的时候使用这个变量赋值 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //默认的实例化的时候使用此变量赋值 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //真正存放数据的对象数组，并不被序列化 transient Object[] elementData; //数组中的真实元素个数它小于或等于elementData.length private int size; //数组中最大存放元素的个数 private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; //构造函数一，如果指定容量就分配指定容量的大小 //没有指定就使用EMPTY_ELEMENTDATA赋值 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); } } //构造函数二，使用默认的DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA赋值 public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; } //构造一个传入的集合，作为数组的数据 public ArrayList(Collection 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; } } 在了解了它的成员变量和构造函数之后，我们再来看下几个常用的方法：
（一）添加
添加有两个方法，第一个add(E e)方法的调用链涉及5个方法，分别如下：
//1 public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; } //2 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } ensureExplicitCapacity(minCapacity); } //3 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); } //4 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); } //5 private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; } 这里一步步分析，在调用了add(E e)的方法第一步，我们看到了它调用了ensureCapacityInternal(size + 1)方法，在这个方法里面首先判断了数组是不是一个长度为0的空数组，如果是的话就给它容量赋值为默认的容量大小也就是10，然后调用了ensureExplicitCapacity方法，这个方法里面记录了modCount+1之后，并判断了当前的容量是否小于数组当前的长度，如果大于当前数组的长度就开始进行扩容操作调用方法 grow(minCapacity)，扩容的长度是增加了原来数组数组的一半大小，然后并判断了是否达到了数组扩容的上限并赋值，接着把旧数组的数据拷贝到扩容后的新数组里面再次赋值给旧数组，最后把新添加的元素赋值给了扩容后的size+1的位置里面。
接着看第2个add方法：
public void add(int index, E element) { rangeCheckForAdd(index);//是否越界 ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); elementData[index] = element; size++; } 这里面用到了 System.arraycopy方法，参数含义如下：
（原数组,原数组的开始位置，目标数组，目标数组的的开始位置，拷贝的个数)
(注：如果想了解关于Java里面数组拷贝的几种方式，请参考我的上一篇文章。)
这里面主要是给指定位置添加一个元素，ArrayList首先检查是否索引越界，如果没有越界，就检查是否需要扩容，然后将index位置之后的所有数据，整体拷贝到index+1开始的位置，然后就可以把新加入的数据放到index这个位置，而index前面的数据不需要移动，在这里我们可以看到给指定位置插入数据ArrayList是一项大动作比较耗性能。
（二）移除
（1）根据下标移除
public E remove(int index) { //检查是否越界 rangeCheck(index); //记录修改次数 modCount++; //获取移除位置上的值 E oldValue = elementData(index); //获取要移动元素的个数 int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) //拷贝移动的所有数据到index位置上 System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); //把size-1的位置的元素赋值null，方便gc elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work //最终返回旧的数据 return oldValue; } （2）根据元素移除
public boolean remove(Object o) { //等于null值的移除 if (o == null) { //遍历数组 for (int index = 0; index < size; index++) //找到集合里面第一个等于null的元素 if (elementData[index] == null) { //然后移除 fastRemove(index); return true; } } else { //非null情况下，遍历每一个元素通过equals比较 for (int index = 0; index < size; index++) if (o.equals(elementData[index])) { //然后移除 fastRemove(index); return true; } } return false; }//该方法与通过下标移除的原理一样，整体左移 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 } remove方法与add(int index, E element)正好是一个相反的操作过程，移除一个元素，会影响到一批数据的位置移动，所以也是比较耗性能的。
（三）查询
public E get(int index) { //检查是否越界 rangeCheck(index); //返回指定位置上的元素 return elementData(index); } （四）修改
public E set(int index, E element) { //检查是否越界 rangeCheck(index); //获取旧的元素值 E oldValue = elementData(index); //新元素赋值 elementData[index] = element; //返回旧的元素值 return oldValue; } （五）清空方法
public void clear() { modCount++; // clear to let GC do its work for (int i = 0; i < size; i++) elementData[i] = null; size = 0; } clear方法是把每个元素的值赋值为null，便于gc回收
（六）瘦身方法
public void trimToSize() { modCount++; if (size < elementData.length) { elementData = (size == 0) ? EMPTY_ELEMENTDATA : Arrays.copyOf(elementData, size); } } 该方法主要将数组空间缩减，去掉数组里面的null值。 Arrays.copyOf方法参数含义：（原数组，拷贝的个数）
（七）是否包含
public boolean contains(Object o) { return indexOf(o) >= 0; } 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; } 这里面主要是分两种情况null值的遍历和非null的遍历遍历，如果查询到就返回下标位置，否则就返回-1，然后与0相比，大于0就存在，小于0就是不存在。
总结：
本文介绍了JDK8中的ArrayList的工作原理和常用方法分析，此外ArrayList非线程安全，所以需要多线程的场景下，请使用jdk自带并发List结构或者Guava，Apache Common等工具包提供的List集合。基于数组实现的List在随机访问和遍历的效率比较高，但在插入指定和删除指定元素的时候效率比较低，而这正好和链表相反，链表的的查询和随机遍历效率较低，但插入和删除指定位置元素的效率比较高，这也是为什么HashMap中同时使用两种数据结构来优势互补的原因。