说明：源码基于JDK1.8

1.定义

首先查看数组的定义
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
从ArrayList<E>可以看出它是支持泛型的，它继承自AbstractList，实现了List、RandomAccess、Cloneable、java.io.Serializable接口。

• AbstractList提供了List接口的默认实现（个别方法为抽象方法）。
• List接口定义了列表必须实现的方法。动态数组ArrayList实现了List接口，实现了所有的List相关操作，并且允许操作所有元素包括null。
• RandomAccess是一个标记接口，接口内没有定义任何内容。
• 实现了Cloneable接口的类，可以调用Object.clone方法返回该对象的浅拷贝。
• 通过实现 java.io.Serializable 接口以启用其序列化功能。未实现此接口的类将无法使其任何状态序列化或反序列化。序列化接口没有方法或字段，仅用于标识可序列化的语义。

该类还提供了一些方法来操纵内部使用的存储列表的数组的大小。每个ArrayList实例都有一个容量 。 容量是用于存储列表中的元素的数组的大小。当元素添加到ArrayList时，其容量会自动增长。

ArrayList和Vector大致相同，除了它是unsynchronized(非同步)的。由于ArrayList是不同步的，如果多个线程同时访问ArrayList实例，并且至少一个线程修改列表结构（add/delete/resizes the backing array），那么必须在外部对列表进行同步处理。这最好在创建时完成，以防止意外的不同步访问列表：

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));

2.属性

主要的属性为

transient Object[] elementData; ```
elementData存储ArrayList内的元素，size表示它包含的元素的数量。  数组容量默认为10
另外还包含了几个常量属性：

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//默认容量
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //一个空数组 当用户指定该 ArrayList 容量为 0 时，返回该空数组
/**
* 一个空数组实例
* - 当用户没有指定 ArrayList 的容量时(即调用无参构造函数)，返回的是该数组==>刚创建一个 ArrayList 时，其内数据量为 0。
* - 当用户第一次添加元素时，该数组将会扩容，变成默认容量为10(DEFAULT_CAPACITY) 的一个数组， 通过 ensureCapacityInternal() 实现
*
* 它与 EMPTY_ELEMENTDATA 的区别就是：该数组是默认返回的，而后者是在用户指定容量为 0 时返回
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

有个关键字需要解释：transient。Java的serialization提供了一种持久化对象实例的机制。当持久化对象时，可能有一个特殊的对象数据成员，我们不想用serialization机制来保存它。为了在一个特定对象的一个域上关闭serialization，可以在这个域前加上关键字transient。  
transient是Java语言的关键字，用来表示一个域不是该对象串行化的一部分。当一个对象被串行化的时候，transient型变量的值不包括在串行化的表示中，然而非transient型的变量是被包括进去的。即被标记为transient的属性在对象被序列化的时候不会被保存。

#3.构造方法

/**
* Constructs an empty list with the specified initial capacity.
*
* @param initialCapacity the initial capacity of the list
* @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
* is negative
*/
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}

/**
 * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
 */
public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

/**
 * Constructs a list containing the elements of the specified
 * collection, in the order they are returned by the collection's
 * iterator.
 *
 * @param c the collection whose elements are to be placed into this list
 * @throws NullPointerException if the specified collection is null
 */
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
    elementData = c.toArray();
    if ((size = elementData.length) != 0) {
        // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
        if (elementData.getClass() != Object[].class)
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
    } else {
        // replace with empty array.
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
}

ArrayList提供了三个构造方法。
第一个方法使用initialCapacity创建一个初始容量为initialCapacity的、空的ArrayList；
第二个方法创建一个 空的 ArrayList，此时其内数组缓冲区 elementData = {}，长度为 0，当元素第一次被加入时，扩容至默认容量 10；
第三个方法创建一个包含collection的ArrayList ,将传入集合通过toArray()方法转化为数组elementData，如果数组不为空并且 c.toArray() 返回的数组类型不是 Object[]，则利用 Arrays.copyOf()来构造一个大小为 size 的 Object[] 数组；若elementData 大小0，则赋值为Object[]类型的空数组。

#4方法

public void trimToSize() {
modCount++;
if (size < elementData.length) {
// 调整数组缓冲区 elementData，变为实际存储大小 Arrays.copyOf(elementData, size)
elementData = (size == 0) ? EMPTY_ELEMENTDATA : Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}

trimToSize()方法：将数组缓冲区大小调整到实际 ArrayList 存储元素的大小，即 elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);该方法可由用户手动调用，以减少空间资源浪费的目的
modCount 是 AbstractList 的属性值：protected transient int modCount = 0;  
[问] modCount 有什么用？  
modCount++;                               
// 当实际大小 < 数组缓冲区大小时  
// 如调用默认构造函数后，刚添加一个元素，此时 elementData.length = 10，而 size = 1  
// 通过这一步，可以使得空间得到有效利用，而不会出现资源浪费的情况  

#ArrayList总结
1. ArrayList 基于数组实现，其内存储元素的数组为 elementData。
2. ArrayList add方法将元素添加至列表尾部，若超出数组初始大小，则自动扩展50%大小,底层通过System.arrayCopy。
`int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//扩容`
运算符 >> 是带符号右移. 如 oldCapacity = 10,则 newCapacity = 10 + (10 >> 1) = 10 + 5 = 15  
3.  ArrayList 默认容量为 10。调用无参构造新建一个 ArrayList 时，其 elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA, 当第一次使用 add() 添加元素时，ArrayList的容量会为 10。