在小伙伴的笔试和面试过程中很多时候都会遇到关于ArrayList的问题，回答这样的问题，不要只回答个皮毛，可以再介绍一下 ArrayList 内部是如何实现数组的增加和删除的，因为数组在创建的时候长度是固定的，那么就有个问题我们往 ArrayList 中不断的添加对象，它是如何管理这些数组呢？
ArrayList 内部是用 Object[]实现的。接下来我们分别分析 ArrayList 的构造、add、remove、clear 方法的实现 原理。
一、构造函数
1）空参构造
/**
* Constructs a new {@code ArrayList} instance with zero initial capacity.
*/
public ArrayList() {
array = EmptyArray.OBJECT;
}
array 是一个 Object[]类型。当我们 new 一个空参构造时系统调用了 EmptyArray.OBJECT 属性，EmptyArray 仅仅是一个系统的类库，该类源码如下：
public final class EmptyArray {
private EmptyArray() {}
public static final boolean[] BOOLEAN = new boolean[0];
public static final byte[] BYTE = new byte[0];
public static final char[] CHAR = new char[0];
public static final double[] DOUBLE = new double[0];
public static final int[] INT = new int[0];
public static final Class<?>[] CLASS = new Class[0];
public static final Object[] OBJECT = new Object[0];
public static final String[] STRING = new String[0];
public static final Throwable[] THROWABLE = new Throwable[0];
public static final StackTraceElement[] STACK_TRACE_ELEMENT = new StackTraceElement[0];
}
也就是说当我们 new 一个空参 ArrayList 的时候，系统内部使用了一个new Object[0]数组。
2）带参构造 1
/**
* Constructs a new instance of {@code ArrayList} with the specified
* initial capacity.
*
* @param capacity
* the initial capacity of this {@code ArrayList}.
*/
public ArrayList(int capacity) {
if (capacity < 0) {
throw new IllegalArgumentException("capacity < 0: " + capacity);
}
array = (capacity == 0 ? EmptyArray.OBJECT : new Object[capacity]);
}
该构造函数传入一个 int 值，该值作为数组的长度值。如果该值小于 0，则抛出一个运行时异常。如果等于 0，则使用一个空数组，如果大于 0，则创建一个长度为该值的新数组。
3）带参构造 2
/**
* Constructs a new instance of {@code ArrayList} containing the elements of
* the specified collection.
*
* @param collection
* the collection of elements to add.
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> collection) {
if (collection == null) {
throw new NullPointerException("collection == null");
}
Object[] a = collection.toArray();
if (a.getClass() != Object[].class) {
Object[] newArray = new Object[a.length];
System.arraycopy(a, 0, newArray, 0, a.length); a = newArray;
}
array = a;
size = a.length;
}如果调用构造函数的时候传入了一个Collection 的子类，那么先判断该集合是否为 null，为 null 则抛出空指针异常。如果不是则将该集合转换为数组 a，然后将该数组赋值为成员变量 array，将该数组的长度作为成员变量 size。这 里面它先判断 a.getClass 是否等于 Object[].class，其实一般都是相等的，我也暂时没想明白为什么多加了这个判断， toArray 方法是 Collection 接口定义的，因此其所有的子类都有这样的方法，list 集合的 toArray 和 Set 集合的 toArray 返回的都是 Object[]数组。
二、add 方法
add 方法有两个重载，这里只研究最简单的那个。
/**
* Adds the specified object at the end of this {@code ArrayList}.
*
* @param object
* the object to add.
* @return always true
*/
@Override
public boolean add(E object) {
Object[] a = array;
int s = size;
if (s == a.length) {
Object[] newArray = new Object[s +(s < (MIN_CAPACITY_INCREMENT / 2) ? MIN_CAPACITY_INCREMENT : s >> 1)];
System.arraycopy(a, 0, newArray, 0, s); array = a = newArray;
}
a[s] = object;
size = s + 1;
modCount++;
return true;
}
1、首先将成员变量 array 赋值给局部变量 a，将成员变量 size 赋值给局部变量 s。
2、判断集合的长度 s 是否等于数组的长度（如果集合的长度已经等于数组的长度了，说明数组已经满了，该重新 分配新数组了），重新分配数组的时候需要计算新分配内存的空间大小，如果当前的长度小 于 MIN_CAPACITY_INCREMENT/2（这个常量值是 12，除以 2 就是 6，也就是如果当前集合长度小于 6）则分配 12 个长度，如果集合长度大于 6 则分配当前长度 s 的一半长度。这里面用到了三元运算符和位运算，s>> 1，意思就是将s 往右移 1 位，相当于 s=s/2，只不过位运算是效率最高的运算。
3、将新添加的 object对象作为数组的 a[s]个元素。
4、修改集合长度 size 为 s+1
5、modCotun++,该变量是父类中声明的，用于记录集合修改的次数，记录集合修改的次数是为了防止在用迭代 器迭代集合时避免并发修改异常，或者说用于判断是否出现并发修改异常的。
6、returntrue，这个返回值意义不大，因为一直返回 true，除非报了一个运行时异常。
三、remove 方法
remove 方法有两个重载，我们只研究 remove（int index）方法。
/**
* Removes the object at the specified location from this list.
*
* @param index
* the index of the object to remove.
* @return the removed object.
* @throws IndexOutOfBoundsException
* when {@code location < 0 || location >= size()}
*/
@Override
public E remove(int index) {
Object[] a = array;
int s = size;
if (index >= s) {
throwIndexOutOfBoundsException(index, s);
}
@SuppressWarnings("unchecked")
E result = (E) a[index];
System.arraycopy(a, index + 1, a, index, --s - index);
a[s] = null; // Prevent memory leak
size = s;
modCount++;
return result;
}
1、先将成员变量 array 和 size 赋值给局部变量 a 和 s。
2、判断形参 index 是否大于等于集合的长度，如果成了则抛出运行时异常
3、获取数组中脚标为 index 的对象 result，该对象作为方法的返回值
4、调用 System 的 arraycopy 函数，拷贝原理如下图所示。
5、接下来就是很重要的一个工作，因为删除了一个元素，而且集合整体向前移动了一位，因此需要将集合最后一 个元素设置为 null，否则就可能内存泄露。
6、重新给成员变量 array 和 size 赋值
7、记录修改次数
8、返回删除的元素（让用户再看最后一眼）
四、clear 方法
/**
* Removes all elements from this {@code ArrayList}, leaving it empty.
*
* @see #isEmpty
* @see #size
*/
@Override
public void clear() {
if (size != 0) {
Arrays.fill(array, 0, size, null);
size = 0;
modCount++;
}
}
如果集合长度不等于 0，则将所有数组的值都设置为 null，然后将成员变量 size 设置为 0 即可，最后让修改记录加 1。
本文简单分析了ArrayList的内部是如何实现的，参考了Java面试宝典，帮助大家简单的理解一下，如有错误，请联系博主。