JDK ArrayList 源碼筆記：擴容機制、Fail-Fast 與子列表視圖

JDK ArrayList 核心實現解析

繼承體系

• AbstractCollection：提供集合最大實現，子類必須實現 size() 和 iterator()。
• AbstractList：提供順序表最大實現，子類需實現 get(int index)，迭代器依賴它。

Fail-Fast 機制

• 集合維護 modCount 記錄修改次數，迭代器維護 expectedModCount。
• 迭代操作前比較兩者，不等則拋出 ConcurrentModificationException。
• modCount 用 volatile 修飾，保證多線程可見性。
• 只要有 modCount 即線程不安全，建議使用迭代器而非直接操作。

ArrayList 關鍵特性

1. 初始容量 10： 構造器和 addAll 為深拷貝（調用 Arrays.copyOf → System.arraycopy）。
2. trimToSize()： 清理多餘空間，節省內存；實際長度由數組 length 決定，非 size。
3. 擴容策略： 默認增大 1.5 倍，考慮 int 溢出與 JVM 最大內存，ensureCapacity 統一入口。
4. toArray/clone 為深拷貝。
5. 內部數組無泛型： 獲取元素時才轉型。
6. 動態操作用數組拷貝： 非傳統數據結構的元素移動，而是 System.arraycopy。
7. 置 null 助 GC： 刪除元素後將對應位置設為 null，便於垃圾回收。
8. 私有快速方法： 如 fastRemove(index) 跳過二次比較。
9. subList 返回視圖： 淺拷貝，直接操作原集合。

原文鏈接：https://blog.zswlib.com/2016/10/26/jdk%e9%a1%ba%e5%ba%8f%e8%a1%a8%e7%ac%94%e8%ae%b0/