Java ArrayList的底层实现方法

Java中的ArrayList是一种动态数组数据结构，底层通过数组实现，其大小可以随时增加或缩小。ArrayList可以存储任何类型的数据，而不仅仅是对象。下面将介绍Java ArrayList的底层实现方法。

一、数据结构

ArrayList底层的数据结构是数组，其构造方法为：

public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

其中elementData是一个Object类型的数组，表示ArrayList中存储元素的数组，而DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA是一个空数组，初始大小为0.

在添加元素时，ArrayList首先检查elementData数组是否为空，如果是，则重新创建一个大小为10的数组。

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);
    elementData[size++] = e;
    return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;
        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
}
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);
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

可以发现，当添加元素时，ArrayList会调用ensureCapacityInternal方法来确保elementData数组的容量足够，如果不够则调用grow方法进行扩容。grow方法会创建一个新的数组，并将旧数组中的元素复制到新数组中。

二、例子

添加元素

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("World");

在这个例子中，我们创建了一个ArrayList对象，并向其中添加了两个元素。当添加第一个元素时，elementData数组为空，ArrayList会创建一个大小为10的数组。当添加第二个元素时，elementData数组大小为1，由于ArrayList底层实现为动态数组，因此会自动扩容为20，将旧数组中的元素复制到新数组中，并添加新的元素。

删除元素

list.remove(0);

在这个例子中，我们通过索引删除了ArrayList中的第一个元素。ArrayList删除元素会涉及到数组的移位操作，因此效率不如添加元素高。

三、总结

Java ArrayList底层实现方法是通过动态数组来实现的，其数据结构为数组，每次添加或删除元素时，ArrayList会检查elementData数组容量是否足够，如果不够则扩容并复制旧数组中的元素到新数组中。由于ArrayList底层实现为数组，删除元素需要涉及到数组的移位操作，因此效率不高。

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