在上兩節文章中分別介紹了ArrayList的整體架構和初始化原理（需要查看的請前往《 》，《 》），在本節將ArrayList中我們最常用到的方法源碼進行分享，讓大家知道在平時我們使用的ArrayList基本方法底層是怎樣實現的。

1.新增、擴容實現

1.1 新增

新增就是往數組中添加元素。

• 新增方法add(E e)，源碼如下：

圖1.1.1 ArrayList新增方法1

add()是平時開發中最常用的方法之一，add(E e)方法是在已有元素數組的末尾附加新增的元素，從源碼中可以看出，新增分為兩步：

<strong>第一步：判斷是否需要擴容，如果需要，則先擴容（源碼：ensureCapacityInternal(size + 1)）；

<strong>第二步：直接賦值（elementData[size++] = e）；

• 新增方法add(int index, E element)，源碼如下：

圖1.1.2 ArrayList新增方法2

該方法是ArrayList裡面的重載方法，用法就是在數組指定的下表插入元素，此方法新增分為下面幾步：

<strong>第一步：rangeCheckForAdd(index);檢測下表是否越界，使用如下方式判斷。

判斷下表是否越界

可以看出如果傳入的index大於或者小於0，直接拋出IndexOutOfBoundsException異常。

<strong>第二步：ensureCapacityInternal(size + 1);判斷是否需要擴容，關於擴容方法，下面會單獨講解。

<strong>第三步：System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);調用Java本地方法，進行數組拷貝。

Java本地數組拷貝方法

arraycopy()方法是JVM提供的數組拷貝實現，使用該方法的目的就是為了提高性能。下面對參數做一個簡單的解釋：

1. src 被拷貝的數組
2. srcPos 從數組那裡開始
3. dest 目標數組
4. destPos 從目標數組那個索引位置開始拷貝
5. length 拷貝的長度

<strong>第四步：直接賦值

1.2 擴容

擴容就是當期望的最小容量大於目前數組的長度時，進行擴容操作。源碼如下：

ArrayList數組擴容前判斷

1. 如果在構造數組時，給定了初始化大小，不執行if()操作；
2. ensureExplicitCapacity(minCapacity);確保容量夠用；

在這段源碼中詳解講解一下ensureExplicitCapacity(int minCapacity)方法中的modCount：

• 這裡使用modCount的目的是為了標識線程安全，意思就是ArrayList只能在單線程環境下使用，在多線程情況會出現多線程併發安全問題，在之前章節就說過，modCount是為了記錄ArrayList被修改的次數，如果多個線程修改該值，就會拋出ConcurrentModificationException異常，這就是多線程中的“failFast機制”，該機制在很多類中都有所使用，比如HashMap。

• 然後判斷期望的最小容量大於目前數組的長度，就執行擴容。

以上兩個方法是擴容前的判斷操作。

ArrayList擴容

源碼中的MAX_ARRAY_SIZE是ArrayList中數組的最大值，如果超過這個值，JVM就不會給ArrayList分配空間了，可能拋出內存溢出。

• oldCapacity >> 1 是把 oldCapacity 除以 2
• 如果擴容後的值 < 期望值，那麼擴容後的值就等於期望值
• 如果擴容後的值 > jvm 所能分配的數組的最大值，那麼就用 Integer-8 的最大值
• elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);通過複製進行擴容

新增、擴容總結：

通過上面源碼我們需要注意以下幾點：

1. ArrayList擴容規則並不是翻倍，而是在原來容量大小的基礎上擴大原來容量大小的一半，也就是說擴容後的容量是原來容量的1.5倍（源碼體現就是oldCapacity >> 1）；
2. 新增時並沒有對值進行嚴格的校驗操作，所以ArrayList中是允許出現null值的；
3. ArrayList數組的最大值是Integer.MAX_VALUE-8，超過這個值，Java虛擬機就不會給ArrayList分配內存空間了，也有可能出現內存溢出的危險，所以在使用的時候需要格外注意；
4. ArrayList只有作為共享變量時才會有線程安全問題，如果ArrayList只是方法內的局部變量，是沒有線程安全問題的；
5. ArrayList會有線程安全問題是因為：ArrayList中size、modConut、elementData在進行操作時沒有加鎖。

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