Java ArrayList 核心解析：底层结构、使用方法与扩容机制

1.3 用其他集合类构造 ArrayList

参数必须是实现了 Collection 接口的对象。

ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>(5);
list2.add(22);
list2.add(33);
list2.add(44);

// 从另一个 ArrayList 初始化
ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>(list2);

2. 操作方法

除了基础的增删改查，还有一些容易踩坑的方法，下面结合源码逻辑简单说明。

2.1 添加元素

尾插是最常用的操作，时间复杂度接近 O(1)。

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1); // 末尾插入
System.out.println(list);

在中间插入元素会触发数组拷贝，开销相对较大。

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(0, 1); // 索引 0 位置插入
System.out.println(list);

2.2 批量添加与移除

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(11);
list.add(111);

ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>();
list2.addAll(list); // 批量添加
list2.add(1111);
System.out.println(list2);

移除时需注意类型匹配，特别是包装类。

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(11);
list.add(111);

list.remove(2); // 按索引移除
Integer x = 2;
list.remove(x); // 按对象移除，这里会调用 equals 判断

2.3 子列表截取

subList 返回的是原列表的视图，修改子列表会影响原列表，反之亦然。

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(11);
list.add(111);
list.add(1111);

List<Integer> subList = list.subList(1, 3); // 左闭右开 [1, 3)
System.out.println(subList);

提示：截取范围是左闭右开，实际截取的是地址引用关系，后续修改元素，截取的也会随之修改。

三、ArrayList 的遍历

遍历方式有多种，不同场景下性能表现略有差异。

1. for 循环遍历

适合需要索引的场景，性能最好。

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

2. 增强型 for 循环

语法简洁，内部使用迭代器，但无法在遍历时直接修改集合结构（否则会抛 ConcurrentModificationException）。

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

3. 迭代器

功能最强大，支持正向、反向及指定位置开始遍历。

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

// 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。理解这一点对于优化内存使用至关重要。

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。

当容量不足时，会创建一个新的数组，并将旧数组内容复制过去。源码逻辑大致如下：

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。掌握其底层原理和扩容机制，能帮助我们在实际开发中更好地权衡性能与内存。