深入浅出 ArrayList：从基础用法到底层原理的全面解析（上）

在 Java 开发中，集合框架是日常编码的 “基础设施”，而 ArrayList 作为其中最常用的 List 实现类，几乎出现在每一个 Java 项目中。无论是存储数据、遍历集合，还是处理动态数据场景，ArrayList 都以其便捷性和高效性成为开发者的首选。但很多人对 ArrayList 的理解仅停留在 “能用来存数据” 的层面，对其底层结构、扩容机制、线程安全等核心问题一知半解。本文将从基础到深入，带你全面掌握 ArrayList 的核心知识，帮你在实际开发中避坑提效。

一、ArrayList 是什么？—— 从定义到底层结构

1.1 ArrayList 的官方定位

ArrayList 是 Java 集合框架中java.util包下的一个动态数组实现类，它实现了 List 接口，继承自 AbstractList 抽象类，同时还实现了 Cloneable（支持克隆）、Serializable（支持序列化）、RandomAccess（支持随机访问）三个标记接口。

官方文档对 ArrayList 的描述是：“可动态调整大小的数组实现，允许存储所有类型的元素（包括 null），并提供了基于索引的快速访问能力”。简单来说，ArrayList 就是 “能自动扩容的数组”—— 解决了普通数组 “初始化后容量固定，无法动态添加元素” 的痛点。

1.2 ArrayList 与普通数组的区别

很多人会疑惑：“既然有普通数组，为什么还要用 ArrayList？” 其实两者的核心差异体现在 “灵活性” 和 “功能完整性” 上，具体对比如下：

特性	普通数组（Array）	ArrayList
容量特性	初始化时必须指定容量，且不可变	容量动态扩展，无需手动指定初始值
元素操作	仅支持通过索引访问，无内置方法	提供 add/remove/get/contains 等丰富方法
存储类型	支持基本类型（int []）和引用类型	仅支持引用类型（存储基本类型需用包装类，如 Integer）
长度获取	通过 “数组名.length”（属性）	通过 “list.size ()”（方法）
空元素支持	引用类型数组可存 null，基本类型不行	支持存储任意数量的 null 元素

举个简单例子：如果需要存储一个 “不确定长度的用户列表”，用普通数组会面临 “容量不够时需要手动创建新数组、复制元素” 的麻烦，而 ArrayList 会自动处理扩容，开发者只需专注于 “存数据” 即可。

1.3 ArrayList 的底层结构

ArrayList 的底层是通过一个Object 类型的数组（elementData） 来存储元素的，核心源码如下（基于 JDK 1.8）：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
    // 序列化版本号
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

    // 默认初始容量（JDK 1.8中，无参构造初始化时不立即分配，第一次add时才扩容到10）
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    // 空数组（无参构造初始