ArrayList底层是数组elementData，用于存放插入的数据。初始大小是0，当有数据插入时，默认大小DEFAULT_CAPACITY = 10。
/**
* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
* empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
什么时候进行扩容？
当插入数据，导致size + 1 > elementData.length，也就是需要从容量超过目前数组长度时，需要进行扩容。
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! // add一个元素时，size + 1
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { // 计算新容量
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { // 代表elementData数组还是一个空数组，没有任何数据
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); // elementData为空时，会扩容到DEFAULT_CAPACITY = 10和minCapacity的最大值，而minCapacity在插入数据时第一次值为1（size + 1 = 1），会扩容为10
}
return minCapacity;
}
如何扩容？
新数组容量为旧数组的1.5倍：newCapacity = 1.5 * oldCapacity ，并且将旧数组内容通过Array.copyOf全部复制到新数组。此时，size还未真正+1，新旧数组长度（size一致），不过容量不同。
把这里的系数1.5，称作扩容因子k = newCapacity / oldCapacity
/**
* Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
* number of elements specified by the minimum capacity argument.
*
* @param minCapacity the desired minimum capacity
*/
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
扩容因子k为何是1.5？
参考C++ STL 中 vector 内存用尽后, 为什么每次是 2 倍的增长, 而不是 3 倍或其他值? - Milo Yip的回答 - 知乎 ，有一个很通俗的解释，扩容因子最适合范围为(1, 2)。
下面举一组对比的例子，取不同扩容因子和初始容量的内存分配情况，当然容量不可能是4，只是方便说明：
k = 2, capacity = 4
0123
01234567
0123456789101112131415
012345678910111213141516171819202122232425262728293031
0123...
k = 1.5, capacity = 4
0123
012345
012345678
<--(0123456789101112)
0123456789101112
...
k=1.5时，就能充分利用前面已经释放的空间。如果k >= 2，新容量刚刚好永远大于过去所有废弃的数组容量。
- 为什么不取扩容固定容量呢？
扩容的目的需要综合考虑这两种情况：
- 扩容容量不能太小，防止频繁扩容，频繁申请内存空间 + 数组频繁复制
- 扩容容量不能太大，需要充分利用空间，避免浪费过多空间；
而扩容固定容量，很难决定到底取多少值合适，取任何具体值都不太合适，因为所需数据量往往由数组的客户端在具体应用场景决定。依赖于当前已经使用的量 * 系数， 比较符合实际应用场景。
比如，我现在已经用到一个数组100的容量，接下来很可能会有这个数量级的数据需要插入。
- 为什么是1.5，而不是1.2，1.25，1.8或者1.75？
因为1.5 可以充分利用移位操作，减少浮点数或者运算时间和运算次数。
// 新容量计算
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);