基于JDK1.8版本
ArrayList底层是基于数组实现的， 其不是线程安全的，只能用在单线程环境下。
实现了Serializable接口，因此它支持序列化，能够通过序列化传输；
实现了RandomAccess接口，支持快速随机访问，实际上就是通过下标序号进行快速访问；
实现了Cloneable接口，能被克隆。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable初始化
ArrayList一共提供了三个初始化的方法：
public ArrayList()
public ArrayList(Collection<? extends E> c)
public ArrayList(int initialCapacity)；首先看无参构造函数的实现：
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}虽然注释上说会初始化大小为10，单并不是调用无参构造函数这一步实现的，从下面的代码中看到DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA其实就是一个空数组：
/**
* Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
* distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
* first element is added.
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
* empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
带参数的构造方法：
/**
* Constructs an empty list with the specified initial capacity.
*
* @param initialCapacity the initial capacity of the list
* @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
* is negative
*/
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);
}
}如果传入初始化的参数，那么大于0的话就直接new一个相同大小的数组，为0的话就赋值为EMPTY_ELEMENTDATA，否则小于0则报错。
其中EMPTY_ELEMENTDATA也是一个空数组：
/**
* Shared empty array instance used for empty instances.
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};接下来看另一个带参构造函数：
/**
* Constructs a list containing the elements of the specified
* collection, in the order they are returned by the collection's
* iterator.
*
* @param c the collection whose elements are to be placed into this list
* @throws NullPointerException if the specified collection is 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;
}
}这个方法是直接将一个集合转为ArrayList的元素，然后根据集合长度进行初始化。
下面看一下add方法的实现：
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* @param e element to be appended to this list
* @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
*/
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
如果是调用无参构造函数的话，初始化时size为0，所以minCapacity此时为size+1=1， 其中ensureCapacityInternal为private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}其中calculateCapacity为
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}从中可以看出先判断当前elementData是否为空数组，如果是的话，则使用Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)进行选择一个较大的，其中，DEFAULT_CAPACITY是ArrayList定义的静态常量10：
ensureExplicitCapacity方法为：
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}modCount++这个参数主要是用在集合的Fail-Fast机制(即快速失败机制)的判断中使用的，新增元素后的大小minCapacity是否超过当前集合的容量elementData.length，如果超过，则调用grow方法进行扩容，其中grow方法为：
/**
* 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
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);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}扩容容量的计算:int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1),其中oldCapacity是原来的容量大小，oldCapacity >> 1 为位运算的右移操作，右移一位相当于除以2，所以这句代码就等于int newCapacity = oldCapacity + oldCapacity / 2；即容量扩大为原来的1.5倍。获取newCapacity后再对newCapacity的大小进行判断，如果仍然小于minCapacity，则直接让newCapacity 等于minCapacity，而不再计算1.5倍的扩容。然后还要再进行一步判断，即判断当前新容量是否超过最大的容量 if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)，如果超过，则调用hugeCapacity方法，传进去的是minCapacity，即新增元素后需要的最小容量。获取newCapacity后再对newCapacity的大小进行判断，如果仍然小于minCapacity，则直接让newCapacity 等于minCapacity，而不再计算1.5倍的扩容。然后还要再进行一步判断，即判断当前新容量是否超过最大的容量 if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)，如果超过，则调用hugeCapacity方法，传进去的是minCapacity，即新增元素后需要的最小容量。
最后调用Arrays.copyof方法，即复制原数组内容到一个新容量的大数组里。这里Arrays.copyof方法实际是调用System.arraycopy方法。
与Vector不同的是，Vector每次扩容容量是翻倍，即为原来的2倍，而ArrayList是1.5倍。看似1.5倍增长的很慢，那经常增加大量元素会不会导致经常扩容，数组重新分配导致效率低下呢？其实不然，每次增长为原来的1.5倍实际增长的量会越来越大的，可以看看网友统计的数据(参考：http://blog.csdn.net/java2000_net/article/details/5215882)：
1千需要分配 11次
1万一级需要分配17次
10万 需要分配23次
100万需要分配28次
当然，如果一开始知道数据量很大的话，可以在初始化时预先指定容量。
下面我们进行测试：
由于capacity即element数组的大小，而element数组又是私有的，于是想到利用反射访问
public class TestArrayList {
public static void main(String args[]) {
ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
System.out.println(getArrayListCapacity(arrayList));
//增加元素，使其扩容
arrayList.add(0);
System.out.println(getArrayListCapacity(arrayList));
for(int i = 0; i < 10; ++i)
arrayList.add(0);
System.out.println(getArrayListCapacity(arrayList));
for(int i = 0; i < 5; ++i)
arrayList.add(0);
System.out.println(getArrayListCapacity(arrayList));
}
public static int getArrayListCapacity(ArrayList<?> arrayList) {
Class<ArrayList> arrayListClass = ArrayList.class;
try {
Field field = arrayListClass.getDeclaredField("elementData");
field.setAccessible(true);
Object[] objects = (Object[])field.get(arrayList);
return objects.length;
} catch (NoSuchFieldException e) {
e.printStackTrace();
return -1;
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
return -1;
}
}
}
结果为：
0
10
15
22