深入理解 Java ArrayList 集合：原理、用法与性能分析

初始化时默认容量为 10。当元素超出当前容量，它会创建一个新数组，容量通常是原来的 1.5 倍，再把旧数据拷过去。这个过程对开发者透明，但频繁扩容会有性能损耗。

常用方法实战

下面这些方法构成了日常操作的核心：

添加元素

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
boolean success = list.add("aaa");
list.add("bbb");
list.add("ccc");
System.out.println(list); // [aaa, bbb, ccc]

add(E e) 总是返回 true，因为只要内存够就能加进去。

删除元素

list.remove("aaa"); // 删除指定对象
String removed = list.remove(0); // 删除指定索引，返回被删元素

注意区分 remove(Object o) 和 remove(int index)，参数类型不同行为也不同。

修改与获取

list.set(0, "ddd"); // 替换索引 0 的元素
String s = list.get(0); // 读取

set 会返回旧值，方便回滚或记录。

遍历方式

// 普通循环：适合需要索引的场景
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.println(list.get(i));
}
// 增强 for：写法简洁
for (String item : list) {
    System.out.println(item);
}
// 迭代器：功能最全，支持安全删除
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    System.out.println(it.next());
}

一般推荐增强 for 循环，除非你需要在遍历时修改结构。

性能分析

时间复杂度

• 随机访问：通过索引 get 或 set 是 O(1)，非常快。
• 插入/删除：如果在末尾操作是 O(1)。若在中间或头部，涉及元素移动，平均是 O(n)。
• 查找：按索引是 O(1)，按值查找需要遍历，是 O(n)。

空间复杂度

主要看元素数量和预留容量。扩容时会多占空间，整体是 O(n)。

总结

ArrayList 是 Java 里最常用的动态数组实现。它平衡了读写性能和内存占用，适合读多写少的场景。不过要注意，如果业务逻辑涉及大量频繁的中间插入或删除，LinkedList 可能更合适。理解它的底层扩容机制和复杂度特征，能帮助我们在设计数据结构时做出更优的选择。