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Java ArrayList 动态数组核心原理与使用指南

Java ArrayList 是基于动态数组实现的 List 接口常用类，支持随机访问和序列化。其构造方法、核心操作方法（增删改查）、遍历方式以及底层扩容机制。ArrayList 默认初始容量为 10，扩容时按 1.5 倍增长，非线程安全，适用于单线程读多写少场景。

不知所云发布于 2026/2/4更新于 2026/5/313.5K 浏览
Java ArrayList 动态数组核心原理与使用指南

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ArrayList 是 Java 集合框架（Java Collections Framework）中最常用的动态数组实现，它提供了灵活的容量管理、便捷的增删改查操作，广泛应用于日常开发中。本文将深入剖析 ArrayList 的底层结构、核心方法源码、性能特点及最佳实践，帮助读者彻底掌握这一基础数据结构。

一、ArrayList 的概念

ArrayList 基于动态数组实现，底层维护一个 Object[] 数组，elementData 存储元素，同时通过 size 变量记录当前有效元素个数，容量可自动扩容。它实现了 List 接口，如下图：

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ArrayList 是以泛型方式实现，使用时必须实例化；ArrayList 实现 RandomAccess 接口，ArrayList 可随机访问；ArrayList 实现 Cloneable 接口，ArrayList 可以克隆；ArrayList 实现 Serializable 接口，支持序列化；ArrayList 不是线程安全，在单线程下可以使用，在多线程中可以选择 Vector 或者 CopyOnWriteArrayList；ArrayList 底层是一段连续的空间，可以自动扩容，是一个动态类型的顺序表。

二、ArrayList 的使用

1. 构造 ArrayList

ArrayList 提供三种构造函数：

方法说明
ArrayList()无参构造
ArrayList(Collection<? extends E> c)利用其他 Collection 构建 ArrayList
ArrayList(int initialCapacity)
指定顺序表初始容量
1.1 无参构造方法
public static void main(String[] args) {
    // 创建一个空的 ArrayList
    ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
    System.out.println(list);
}

【源码：】

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1.2 带有初始容量的构造方法
// 创建一个有初始容量的 ArrayList
ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>(5);
list2.add(22);
list2.add(33);
list2.add(44);
System.out.println(list2);

【源码：】

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1.3 用其他集合类构造 ArrayList

类型一定是实现了 Collection 接口，传的参数要是 E 或 E 的子类。

// 创建一个有初始容量的 ArrayList
ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>(5);
list2.add(22);
list2.add(33);
list2.add(44);
System.out.println(list2);
// 都是 Integer 类型，可以传 ArrayList<Integer>
ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>(list2);

【源码：】

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2. 操作方法

方法签名描述
boolean add(E e)将元素 e 插入到列表末尾
void add(int index, E element)将元素 e 插入到指定的 index 位置
boolean addAll(Collection<? extends E> c)将集合 c 中的所有元素插入到列表末尾
E remove(int index)删除并返回指定 index 位置的元素
boolean remove(Object o)删除列表中第一个遇到的元素 o
E get(int index)获取指定 index 位置的元素
E set(int index, E element)将指定 index 位置的元素替换为 element
void clear()清空列表中的所有元素
boolean contains(Object o)判断列表中是否包含元素 o
int indexOf(Object o)返回第一个匹配元素 o 的索引
int lastIndexOf(Object o)返回最后一个匹配元素 o 的索引
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)返回从 fromIndex 到 toIndex 的子列表
2.1 boolean add(E e):尾插 e
// 创建一个空的 ArrayList
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
// 末尾插入 1
list.add(1);
System.out.println(list);
2.2 void add(int index, E element):将 e 插入 index 位置
// 创建一个空的 ArrayList
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
// 0 位置插入 1
list.add(0, 1);
System.out.println(list);
2.3 boolean addAll(Collection<? extends E> c):尾插 c 中的元素
// 创建一个空的 ArrayList
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
// 0 位置插入 1
list.add(1);
list.add(11);
list.add(111);
System.out.println(list);
ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>();
list2.addAll(list);
list2.add(1111);
System.out.println(list2);

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2.4 E remove(int index/Object o)
// 创建一个空的 ArrayList
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
// 0 位置插入 1
list.add(1);
list.add(11);
list.add(111);
System.out.println(list);
list.remove(2); // 下标
// 对象
list.remove(new Integer(2));
Integer x = 2;
// 写法 2
list.remove(x);
2.5 List subList(int fromIndex, int toIndex):截取 list 部分
// 创建一个空的 ArrayList
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
// 0 位置插入 1
list.add(1);
list.add(11);
list.add(111);
list.add(1111);
System.out.println(list);
List<Integer> subList = list.subList(1, 3);
System.out.println(subList);

它的截取是左闭右开，截取 1~3 位置，取 2，3 后面如果修改元素，截取的也会随之修改，实际截取的是地址。

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一些简单的方法就不一一列举了，直接调用就行，具体的方法实现可以参考官方文档。

三、ArrayList 的遍历

1. for 循环遍历

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    Integer a = list.get(i);
    System.out.println(a + " ");
}

2. 增强型 for 循环

for (int x : list) {
    System.out.println(x + " ");
}

3. 迭代器

只要实现 Iterable 接口，都可以使用迭代器打印。 it.next(): 访问下一个，it 望后走一步。

Iterator<Integer> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    System.out.println(it.next() + " ");
}

从指定位置开始打印

// 可以从指定位置开始打印
ListIterator<Integer> it2 = list.listIterator(2);
while (it2.hasNext()) {
    System.out.println(it2.next() + " ");
}

逆向打印

ListIterator<Integer> it = list.listIterator(list.size());
while (it.hasPrevious()) {
    System.out.println(it.previous() + " ");
}

四、ArrayList 扩容机制

ArrayList 是一个动态类型的顺序表，在插入元素的过程中会自动扩容。

如果调用不带参数的构造方法，第一次分配数组大小为 10，后续扩容为 1.5 倍扩容。

源码如下：

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【总结】

ArrayList 是基于动态数组的 List 实现，具有随机访问快、使用便捷的特点，适合大多数读多写少的场景。本文从底层原理、核心方法、性能分析到注意事项，全面剖析了 ArrayList 的特性，希望能帮助读者深入理解并灵活运用这一基础数据结构。

目录

  1. 一、ArrayList 的概念
  2. 二、ArrayList 的使用
  3. 1. 构造 ArrayList
  4. 1.1 无参构造方法
  5. 1.2 带有初始容量的构造方法
  6. 1.3 用其他集合类构造 ArrayList
  7. 2. 操作方法
  8. 2.1 boolean add(E e):尾插 e
  9. 2.2 void add(int index, E element):将 e 插入 index 位置
  10. 2.3 boolean addAll(Collection<? extends E> c):尾插 c 中的元素
  11. 2.4 E remove(int index/Object o)
  12. 2.5 List<E> subList(int fromIndex, int toIndex):截取 list 部分
  13. 三、ArrayList 的遍历
  14. 1. for 循环遍历
  15. 2. 增强型 for 循环
  16. 3. 迭代器
  17. 四、ArrayList 扩容机制
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