1.使用示例

public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("1");
    list.add("2");
    list.add("3");
    System.out.println(list.get(0));
    System.out.println(list.remove(1));
    System.out.println(list.size());
}

执行结果：

2.new ArrayList<>() 解析

2.1 空列表

/**
 * 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.
 * ---------------------------
 * 存储ArrayList元素的数组缓冲区。ArrayList的容量就是这个数组缓冲区的长度。任何
 * 带有elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA的空数组列表将在添加
 * 第一个元素时扩展为DEFAULT_CAPACITY。
 */
// 非私有以简化嵌套类访问
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

2.2 默认大小的共享数组实例

/**
 * 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.
 * ---------------------------
 * 用于默认大小的空实例的共享空数组实例。我们将其与EMPTY_ELEMENTDATA区分开来，以便
 * 知道添加第一个元素时要膨胀多少。
 */
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

2.3 构造方法

/**
 * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
 * ---------------------------
 * 构造一个初始容量为10的空列表。
 */
public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

3.new ArrayList<>(initialCapacity) 解析

3.1 指定大小的共享数组实例

/**
 * Shared empty array instance used for empty instances.
 * ---------------------------
 * 用于空实例的共享空数组实例。
 */
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

3.2 构造方法

/**
 * Constructs an empty list with the specified initial capacity.
 * ---------------------------
 * 构造具有指定初始容量的空列表
 *
 * @param  initialCapacity  the initial capacity of the list
 * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
 *         is negative
 * ---------------------------
 * @param  initialCapacity  列表的初始容量
 * @throws IllegalArgumentException 如果指定的初始容量是负的
 */
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);
    }
}

4.add() 解析

4.1 容量大小

/**
 * The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
 * ---------------------------
 * 数组列表的大小(包含的元素数量)。
 *
 * @serial
 */
private int size;

4.2 add() 解析

/**
 * Appends the specified element to the end of this list.
 * ---------------------------
 * 将指定的元素追加到此列表的末尾。
 *
 * @param e element to be appended to this list
 * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
 * ---------------------------
 * @param e 要添加到这个列表中的元素
 * @return true (由Collection.add指定)
 */
public boolean add(E e) {
    // 增加 modCount
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

4.3 ensureCapacityInternal() 解析

1）默认初始容量

/**
 * Default initial capacity.
 * ---------------------------
 * 默认初始容量
 */
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

2）ensureCapacityInternal() 解析

// 确保内部容量有效
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    // 判断 elementData 是否等于 默认大小的共享数组实例
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        // 默认最小容量为10，超过10则使用实际容量
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }

    // 确保最小容量可用
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

3）ensureExplicitCapacity() 解析

3.1）结构修改次数

/**
 * The number of times this list has been <i>structurally modified</i>.
 * Structural modifications are those that change the size of the
 * list, or otherwise perturb it in such a fashion that iterations in
 * progress may yield incorrect results.
 * ---------------------------
 * 这个列表在结构上被修改的次数。结构修改是指改变列表的大小，或者以某种方式扰乱
 * 列表，从而使进行中的迭代可能产生不正确的结果。
 *
 * <p>This field is used by the iterator and list iterator implementation
 * returned by the {@code iterator} and {@code listIterator} methods.
 * If the value of this field changes unexpectedly, the iterator (or list
 * iterator) will throw a {@code ConcurrentModificationException} in
 * response to the {@code next}, {@code remove}, {@code previous},
 * {@code set} or {@code add} operations.  This provides
 * <i>fail-fast</i> behavior, rather than non-deterministic behavior in
 * the face of concurrent modification during iteration.
 * ---------------------------
 * 该字段由iterator和listtiterator方法返回的迭代器和列表迭代器实现使用。如果该
 * 字段的值发生意外变化，迭代器(或列表迭代器)将抛出ConcurrentModificationException，
 * 以响应next、remove、previous、set或add操作。这提供了快速故障行为，而不是在
 * 迭代期间面对并发修改时的不确定性行为。
 *
 * <p><b>Use of this field by subclasses is optional.</b> If a subclass
 * wishes to provide fail-fast iterators (and list iterators), then it
 * merely has to increment this field in its {@code add(int, E)} and
 * {@code remove(int)} methods (and any other methods that it overrides
 * that result in structural modifications to the list).  A single call to
 * {@code add(int, E)} or {@code remove(int)} must add no more than
 * one to this field, or the iterators (and list iterators) will throw
 * bogus {@code ConcurrentModificationExceptions}.  If an implementation
 * does not wish to provide fail-fast iterators, this field may be
 * ignored.
 * ---------------------------
 * 子类使用此字段是可选的。如果子类希望提供快速失败迭代器(和列表迭代器)，那么它只
 * 需要在其add(int, E)和remove(int)方法(以及它覆盖的导致列表结构修改的任何其他
 * 方法)中增加该字段。单个调用add(int, E)或remove(int)必须向该字段添加不超过一
 * 个，否则迭代器(和列表迭代器)将抛出虚假的concurrentmodificationexception。如
 * 果实现不希望提供快速失败迭代器，则可以忽略此字段
 */
protected transient int modCount = 0;

3.2）ensureExplicitCapacity() 解析

// 确保容量明确
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    // 结构修改次数+1
    modCount++;

    // overflow-conscious code
    // ---------------------------
    // 考虑到溢出的代码
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

3.3）grow() 解析

3.3.1）最大容量大小

/**
 * The maximum size of array to allocate.
 * Some VMs reserve some header words in an array.
 * Attempts to allocate larger arrays may result in
 * OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
 * ---------------------------
 * 要分配的数组的最大大小。有些虚拟机在数组中保留一些头字。尝试分配更大的数组可能会
 * 导致OutOfMemoryError:请求的数组大小超过虚拟机限制（最大值为：2147483639）
 */
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

3.3.2）grow() 解析

/**
 * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
 * number of elements specified by the minimum capacity argument.
 * ---------------------------
 * 增加容量以确保它至少可以容纳最小容量参数指定的元素数量。
 *
 * @param minCapacity the desired minimum capacity
 * ---------------------------
 * @param minCapacity 所需的最小容量
 */
private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    // ---------------------------
    // 考虑到溢出的代码
    // 获取实际容量
    int oldCapacity = elementData.length;
    // 新容量为实际容量的3/2
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    // 如果最小容量大于实际容量的3/2，则采用最小容量作为新容量，否则采用实际容量的3/2作为新容量
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    // 判断新容量是否超出最大容量大小
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        // 超出最大容量大小，则根据最小容量进行扩容
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
    // ---------------------------
    // 最小容量大小通常接近于实际大小，所以这是一种较优的方法。
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

3.3.3）hugeCapacity() 解析

// 根据最小容量进行扩容
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
    // 最小容量小于0，则溢出
    // Integer.MAX_VALUE + 1 = -2147483648
    // （由于minCapacity=size+1，当minCapacity超过Integer.MAX_VALUE，就会变为负数，即溢出）
    if (minCapacity < 0) // overflow
        throw new OutOfMemoryError();

    // 判断最小容量是否大于最大容量
    return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
        // 大于则取int的最大值
        Integer.MAX_VALUE :
    	// 小于则取最大容量
        MAX_ARRAY_SIZE;
}

5.get() 解析

/**
 * Returns the element at the specified position in this list.
 * ---------------------------
 * 返回列表中指定位置的元素。
 *
 * @param  index index of the element to return
 * @return the element at the specified position in this list
 * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
 * ---------------------------
 * @param  index 要返回的元素的索引
 * @return 在此列表中指定位置的元素
 * @throws IndexOutOfBoundsException 如果索引超出范围(index < 0 || index >= size())
 */
public E get(int index) {
    // 检查范围
    rangeCheck(index);

    // 从数组中获取元素
    return elementData(index);
}

5.1 rangeCheck() 解析

/**
 * Checks if the given index is in range.  If not, throws an appropriate
 * runtime exception.  This method does *not* check if the index is
 * negative: It is always used immediately prior to an array access,
 * which throws an ArrayIndexOutOfBoundsException if index is negative.
 * ---------------------------
 * 检查给定的索引是否在范围内。如果不是，则抛出适当的运行时异常。该方法不检查索引
 * 是否为负：它总是在数组访问之前立即使用，如果索引为负，则抛出 
 * ArrayIndexOutOfBoundsException.
 */
private void rangeCheck(int index) {
    if (index >= size)
        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}

5.1.1 outOfBoundsMsg() 解析

/**
 * Constructs an IndexOutOfBoundsException detail message.
 * Of the many possible refactorings of the error handling code,
 * this "outlining" performs best with both server and client VMs.
 * ---------------------------
 * 构造 IndexOutOfBoundsException 详细信息。在许多可能的错误处理代码重构中，
 * 这种“概述”在服务器和客户端vm中都表现最好。
 */
private String outOfBoundsMsg(int index) {
    return "Index: "+index+", Size: "+size;
}

5.2 elementData() 解析

@SuppressWarnings("unchecked")
E elementData(int index) {
    // 根据索引，从数组中获取对象
    return (E) elementData[index];
}

6.remove() 解析

/**
 * Removes the element at the specified position in this list.
 * Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
 * indices).
 * ---------------------------
 * 移除此列表中指定位置的元素。将所有后续元素向左移动（从它们的索引中减去1）。
 *
 * @param index the index of the element to be removed
 * @return the element that was removed from the list
 * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
 * ---------------------------
 * @param index 要删除元素的索引
 * @return 从列表中删除的元素
 * @throws IndexOutOfBoundsException 如果索引超出范围（index < 0 || index >= size()）
 */
public E remove(int index) {
    // 检查范围，参考 5.1
    rangeCheck(index);

    // 结构修改次数+1，参考 4.3 的 3.1)
    modCount++;
    // 从数组中获取元素，参考 5.2
    E oldValue = elementData(index);

    // 需要移动的元素数
    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        // 将数组向前移动1位
        // System.arraycopy(原数组, 原数组的起始位置, 目标数组, 目标数组的起始位置, 要copy的数组长度)
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                         numMoved);
    // 清除数组末尾指向，方便GC进行垃圾回收
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

    // 返回被删除的元素值
    return oldValue;
}

7.size() 解析

/**
 * Returns the number of elements in this list.
 * ---------------------------
 * 返回当前list中元素的个数。
 * 
 * @return the number of elements in this list
 * ---------------------------
 * @return 当前list中元素的个数
 */
public int size() {
    return size;
}

整理完毕，完结撒花~ 🌻