ArrayList源码深度解析：动态扩容与线程安全

"ArrayList 源码深度解析" ArrayList 是 Java 集合框架中的一个重要组成部分，它是基于数组实现的 List 类。ArrayList 内部封装了一个动态再分配的 Object 类型的数组，允许用户通过索引来访问和修改列表中的元素。在ArrayList中，数组的大小是可以随着元素数量的增加或减少而自动扩展和收缩的。 ArrayList 的核心属性包括： 1. **index**: 用于标识数组中的元素位置，从0开始。 2. **elementData**: 存储实际元素的数组，初始化时默认为空数组。 3. **DEFAULT_CAPACITY**: 定义了数组的初始大小，默认值为10。 4. **size**: 表示当前ArrayList中元素的数量，非线程安全。 5. **modCount**: 记录对ArrayList结构的修改次数，用于跟踪并发修改。 在深入源码之前，我们需要了解ArrayList的主要操作及其性能： - **添加元素**: add() 方法的时间复杂度通常是 O(n)，因为可能需要复制数组以扩展容量。 - **获取和设置元素**: get() 和 set() 方法的时间复杂度为 O(1)，因为直接通过索引访问。 - **判断是否为空**: isEmpty() 方法也具有 O(1) 的时间复杂度。 - **迭代器**: 使用 Iterator 或者增强 for 循环遍历 ArrayList 也是 O(1) 的时间复杂度，但非线程安全的ArrayList在并发修改时可能导致快速失败并抛出异常。 ArrayList 的初始化有三种方式： 1. **无参数构造器**: 创建一个空的ArrayList，内部使用 DEFAULT_CAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 数组，即长度为10的空数组。 2. **指定初始容量**: 根据传入的初始容量创建ArrayList，如果容量大于0，则创建对应大小的数组；若容量为0，则使用专门的空数组。 3. **拷贝数组**: 可以通过另一个集合或者数组来初始化ArrayList，将传入数据复制到新创建的ArrayList中。 在 ArrayList 扩容过程中，当元素数量超过当前数组容量时，会创建一个新的容量更大的数组，并将旧数组的所有元素复制到新数组中。这个新的容量通常会是旧容量的1.5倍，以保证高效的添加操作。然而，这种扩容机制意味着在大量添加元素时，可能会产生额外的内存开销和时间成本。 ArrayList 是一个高效且灵活的列表实现，适合单线程环境中的操作，但在多线程环境中需要额外的同步措施来保证线程安全。对于需要线程安全的场景，可以考虑使用 Collections.synchronizedList() 封装 ArrayList，或者直接使用 CopyOnWriteArrayList 类。