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ArrayList 是 Java 中的一種動態數組(Dynamic Array)實現，它提供了可變長度的數組功能。ArrayList 的底層實現原理主要涉及到數組的動態擴容和元素的存儲與訪問。下面是 ArrayList 的一種常見的底層實現原理：
數組存儲：ArrayList 內部使用數組來存儲元素。初始時，ArrayList 創建一個初始容量(默認為 10)的數組。元素被存儲在這個數組中，并可以通過索引進行快速訪問。
動態擴容：當添加元素時，如果當前數組的容量不足以存儲新元素，ArrayList 就會進行動態擴容。它會創建一個更大容量的新數組，并將舊數組中的元素復制到新數組中。通過這種方式，ArrayList 實現了自動擴容的功能，可以根據需要動態調整數組的大小。
擴容策略：ArrayList 的擴容策略是在原有容量基礎上按照一定的增長因子(通常為 1.5 或 2)進行擴容。例如，如果當前數組容量為 10，當需要進行擴容時，新數組的容量可能會增加到 15 或 20。
元素的添加和刪除：當添加元素時，ArrayList 將元素放置在數組的末尾，并更新數組的大小。當刪除元素時，ArrayList 會將指定位置的元素移除，并將后面的元素向前移動以填補空缺。
需要注意的是，由于數組的大小是固定的，每次動態擴容都需要創建新數組并復制元素，這可能會帶來一些性能開銷。為了避免頻繁的擴容操作，可以在創建 ArrayList 時指定初始容量，以減少擴容的次數。
總結起來，ArrayList 的底層實現利用動態數組來存儲元素，并通過動態擴容和元素的移動來實現可變長度的功能。這使得 ArrayList 具有高效的隨機訪問、快速的尾部添加和刪除操作，但在頻繁的插入和刪除操作中性能可能較低。
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ArrayList是Java中最常見的動態數組的實現，它的底層實現原理主要涉及以下幾個方面：1. 基于數組存儲：ArrayList底層使用數組實現動態擴容。因為數組隨機訪問效率高，也方便計算偏移量，因此當用戶使用ArrayList添加元素時，ArrayList會根據當前數組大小進行擴容，擴容的大小一般是當前數組大小的1.5倍到2倍。2. 大小與容量：ArrayList記錄了當前數組大小和實際容量兩個屬性信息，其中大小是已經使用了的元素個數，而容量則是底層數組的長度，一般是大于等于大小的。如果添加元素時，數組大小已經等于容量，就會自動調用grow方法進行擴容。3. 快速隨機訪問：ArrayList提供了快速隨機訪問元素的方法，基于下標的操作get和set，與普通數組訪問性能基本相當，因為我們可以通過下標計算元素對應在數組中的位置并直接訪問，而不需要遍歷對象的過程。4. 操作復雜度：ArrayList的基本操作復雜度如下:- get(int index): O(1)- set(int index, E elem)：O(1)- add(E elem)： O(1) 平均，最壞 O(n)- add(int index, E elem)：O(n-index) 平均，最壞 O(n)- remove(int index)：O(n-index) 平均，最壞 O(n)- size()： O(1)5. 不支持并發訪問：由于ArrayList的底層實現不支持多線程并發訪問，因此在多線程場景下使用時需要特別注意線程安全問題，可以使用Collections.synchronizedList方法將ArrayList包裝成線程安全的List。另外，Java8中提供了新的并發包ConcurrentModificationException來解決并發修改導致的線程安全問題。
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ArrayList底層實現原理是基于數組實現的。這意味著，ArrayList內部維護了一個不固定長度的數組，當需要添加新元素時，數組會自動擴展容量。當然，在添加元素時，ArrayList需要對數組進行復制和移動操作，因此會帶來一定的性能開銷。ArrayList內部維護了一個modCount參數，用于記錄集合修改次數。這個參數可以在迭代器中用于判斷集合是否發生了變化，從而避免了在遍歷過程中可能會出現的并發修改異常。實際上，ArrayList是一個支持泛型的類，因此在JVM內部會生成一個同一類型的數組來存儲元素。在默認情況下，ArrayList的初始容量為10，但是如果需要添加的元素數量超過了10，那么ArrayList會自動進行擴容操作。ArrayList的擴容采用了一種類似于倍增的算法。每次擴容容量為原來的一半，這樣可以保證在不浪費過多內存的前提下，每次擴容操作都可以達到較高的效率。值得注意的是，ArrayList雖然可以動態擴容，但是其底層是基于數組實現的，因此在使用ArrayList時，需要根據實際需求考慮其性能和內存開銷。如果需要頻繁地添加或刪除元素，而且數組的大小比較大，那么使用LinkedList可能更加適合。如果數組大小較小，或者讀取元素比較頻繁，那么使用ArrayList可能更好。
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