ArrayList的底层数据结构就是一个数组，数组元素的类型为Object类型，对ArrayList的所有操作底层都是基于数组的
ArrayList的扩容机制
ArrayList的扩容主要发生在向ArrayList集合中添加元素的时候。由add()方法的分析可知添加前必须确保集合的容量能够放下添加的元素。主要经历了以下几个阶段：
第一，在add()方法中调用ensureCapacityInternal(size + 1)方法来确定集合确保添加元素成功的最小集合容量minCapacity的值。参数为size+1，代表的含义是如果集合添加元素成功后，集合中的实际元素个数。换句话说，集合为了确保添加元素成功，那么集合的最小容量minCapacity应该是size+1。在ensureCapacityInternal方法中，首先判断elementData是否为默认的空数组，如果是，minCapacity为minCapacity与集合默认容量大小中的较大值。
第二，调用ensureExplicitCapacity(minCapacity)方法来确定集合为了确保添加元素成功是否需要对现有的元素数组进行扩容。首先将结构性修改计数器加1；然后判断minCapacity与当前元素数组的长度的大小，如果minCapacity比当前元素数组的长度的大小大的时候需要扩容，进入第三阶段。
第三，如果需要对现有的元素数组进行扩容，则调用grow(minCapacity)方法，参数minCapacity表示集合为了确保添加元素成功的最小容量。在扩容的时候，首先将原元素数组的长度增大1.5倍（oldCapacity + (oldCapacity >> 1)），然后对扩容后的容量与minCapacity进行比较：① 新容量小于minCapacity，则将新容量设为minCapacity；②新容量大于minCapacity，则指定新容量。最后将旧数组拷贝到扩容后的新数组中
//确保容量够用，内部会尝试扩容，如果需要
ensureCapacityInternal(size + 1)
/**
* Increases the capacity of this <tt>ArrayList</tt> instance, if
* necessary, to ensure that it can hold at least the number of elements
* specified by the minimum capacity argument.
*
* @param minCapacity the desired minimum capacity
*/
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
// any size if not default element table
? 0
// larger than default for default empty table. It's already
// supposed to be at default size.
: DEFAULT_CAPACITY;
if (minCapacity > minExpand) {
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
}
//在未指定容量的情况下，容量为DEFAULT_CAPACITY = 10
//并且在第一次使用时创建容器数组，在存储过一次数据后，数组的真实容量至少DEFAULT_CAPACITY
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//判断当前的元素容器是否是初始的空数组
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
//如果是默认的空数组，则 minCapacity 至少为DEFAULT_CAPACITY
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
//通过该方法进行真实准确扩容尝试的操作
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++; //记录List的结构修改的次数
// overflow-conscious code
//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
//原来的容量
int oldCapacity = elementData.length;
//新的容量 = 原来的容量 + （原来的容量的一半）
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//如果计算的新的容量比指定的扩容容量小，那么就使用指定的容量
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//如果新的容量大于MAX_ARRAY_SIZE(Integer.MAX_VALUE - 8)
//那么就使用hugeCapacity进行容量分配
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
//创建长度为newCapacity的数组，并复制原来的元素到新的容器，完成ArrayList的内部扩容
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;
}数组拷贝的源码
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
? (T[]) new Object[newLength]
: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
Math.min(original.length, newLength));
return copy;
}
//调用c库执行
@FastNative
public static native void arraycopy(Object src, int srcPos,
Object dest, int destPos,
int length);ArrayList的优缺点
ArrayList的优点
ArrayList底层以数组实现，是一种随机访问模式，再加上它实现了RandomAccess接口，因此查找也就是get的时候非常快。
ArrayList在顺序添加一个元素的时候非常方便，只是往数组里面添加了一个元素而已。
根据下标遍历元素，效率高。
可以自动扩容，默认为每次扩容为原来的1.5倍。
ArrayList的缺点
插入和删除元素的效率不高。
根据元素下标查找元素需要遍历整个元素数组，效率不高。
【问题一】 为什么 ArrayList 的增加或删除操作相对来说效率比较低？能简单解释下为什么吗？
ArrayList 在小于扩容容量的情况下其实增加操作效率是非常高的，在涉及扩容的情况下添加操作效率确实低，删除操作需要移位拷贝，效率是低点。因为 ArrayList 中增加（扩容）或者是删除元素要调用 System.arrayCopy 这种效率很低的方法进行处理，所以如果遇到了数据量略大且需要频繁插入或删除的操作效率就比较低了，具体可查看 ArrayList 的 add 和 remove 方法实现，但是 ArrayList 频繁访问元素的效率是非常高的，因此遇到类似场景我们应该尽可能使用 LinkedList 进行替代效率会高一些。
【问题二】简单说说 ArrayList 和 Vector 的区别？
ArrayList 在默认数组容量不够时默认扩展是 1.5 倍，Vector 在 capacityIncrement 大于 0 时扩容 capacityIncrement 大小，否则扩容为原始容量的 2 倍。Vector 属于线程安全级别的，而 ArrayList 是非线程安全的。
【问题三】什么是 Vector 和 Stack，各有什么特点？
Vector 是线程安全的动态数组，同 ArrayList 一样继承自 AbstractList 且实现了 List、RandomAccess、Cloneable、Serializable 接口，内部实现依然基于数组，Vector 与 ArrayList 基本是一致的，唯一不同的是 Vector 是线程安全的，会在可能出现线程安全的方法前面加上 synchronized 关键字，其和 ArrayList 类似，随机访问速度快，插入和移除性能较差（数组原因），支持 null 元素，有顺序，元素可以重复，线程安全。Stack 是继承自 Vector 基于动态数组实现的线程安全栈，不过现在已经不推荐使用了，Stack 是并发安全的后进先出，实现了一些栈基本操作的方法（其实并不是只能后进先出，因为继承自 Vector，所以可以有很多操作，严格说不是一个栈）。其共同点都是使用了方法锁（即 synchronized）来保证并发安全的。
