提起ArrayList,相信很多小伙伴都用过，而且还不少用。但在几年之前，我在一场面试中，面试官要求说出ArrayList的扩容机制。很显然，那个时候的我并没有关注这些，从而错过了一次机会。不过好在我还算比较喜欢搞事情的，所以今天这篇文章也算是填坑吧。
看完这边文章你将了解到：
ArrayList底层实现
ArrayList为什么允许null值
ArrayList为什么可重复
ArrayList查询效率和插入效率对比
类图下图是ArrayList的类图结构
ArrayList继承于 AbstractList ，实现了 List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable 这些接口。
这里逐个分析一下这里接口的意义：
RandomAccess 是一个标志接口，表明实现这个这个接口的 List 集合是支持快速随机访问的。有兴趣可以看看Collections类中哪个方法用到了这个标志性接口。
实现 Cloneable 接口并覆盖了方法clone()，能被克隆。
实现了java.io.Serializable 接口，这意味着ArrayList支持序列化，能通过序列化去传输（请注意，ArrayList的序列化是有点小特殊的，后面会讲解）。
源码解析 成员变量在正式进入源码分析之前，我们有必要先看看它的成员变量都有哪些，这里列举比较重要的成员变量：
private int size; // 实际元素个数 transient Object[] elementData; //真正保存元素的数组 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//默认的初始容量大小 构造方法我们有三种初始化办法：无参数直接初始化、指定大小初始化、指定初始数据初始化，源码如下:
//1、无参数直接初始化，数组大小为空 public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; } //2、指定初始数据初始化 public ArrayList(Collection<? extends E> c){ //elementData是保存数组的容器，默认为null elementData=c.toArray(); //如果给定的集合（c)数据有值 if((size=elementData.length)!=0){ //c.toArray might(incorrectly)not return Object[](see 6260652) //如果集合元素类型不是Object类型，我们会转成Object if(elementData.getClass()!=Object[].class){ elementData=Arrays.copyOf(elementData,size,Object].class); } }else{ //给定集合（c)无值，则默认空数组 this.elementData=EMPTY_ELEMENTDATA } } //3、指定初始容量 public ArrayList(int initialCapacity) { //指定的初始容量大于0，将elementData初始化为指定大小的数组 if (initialCapacity > 0) { this.elementData = new Object[initialCapacity]; } else if (initialCapacity == 0) { //否则初始化成一个空数组 this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } }除过源码中注释外，补充几点：
ArrayList无参构造器初始化时，默认大小是空数组，并不是大家常说的10,10是在第一次add的时候扩容的数组值。
使用方式二进行创建对象时，如果入参容器保存的对象不是Object，则转换为Object。
DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA和EMPTY_ELEMENTDATA又是什么鬼？它其实是定义在成员变量的两个空数组，
很明显问题来了，既然都是空数组，为什么要声明两个？一个不行吗？读者请先思考一下，带着疑问往下看。
新增和扩容实现通过构造方法可以很清楚的看到，ArrayList的确是基于数组的，但动态又从何说起？
新增时就是给数组中添加元素，主要分为两步走：
判断是否需要扩容，如果需要扩容执行扩容操作；
直接赋值。
对应源码如下：
我们先来看一下扩容部分的源码：
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { //先调用calculateCapacity计算容量 ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); } private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { //如果当前数组还是个空数组，也就是他用过无参构造去初始化的 //那么直接返回DEFAULT_CAPACITY，即10 if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } return minCapacity; } private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // 如果当前容量已经大于当前数组的长度了，说明需要去扩容了 if (minCapacity - elementData.length > 0) //扩容 grow(minCapacity); } private void grow(int minCapacity){ int oldCapacity = elementData.length; //oldCapacity>>1是把oldCapacity除以2的意思 int newCapacity=oldCapacity+(oldCapacity>>1); //如果扩容后的值<我们的期望值，扩容后的值就等于我们的期望值 if(newCapacity-minCapacity<0) newCapacity = minCapacity; //如果扩容后的值>jvm所能分配的数组的最大值，那么就用Integer的最大值 if(newCapacity-MAX_ARRAY_SIZE>0) elementData=Arrays.copyOf(elementData,newCapacity); }注释相对来说已经比较详细了，这里需要注意以下几点：