分析：
java集合框架主要包括两种类型的容器，集合（Collection）,存储元素集合，图(Map)，存储键值对映射，而Collection接口又有三种子类型：List，Set,Queue,然后是一些抽象类，最后是一些实现类，常用ArrayList,LinkedList,HashSet,LinkedHashSet,HashMap,
LinkedHashMap等。
所有的集合框架都包含以下几部分内容：
1.接口：例Collection,Set等，目的是为了以不同的方式操作集合对象；
2.实现（类）：集合接口的具体实现，主要是不同的数据结构，如ArrayList,HashSet等
3.算法：是实现集合对象的里的方法执行的一些有用计算，如：搜索和排序，这些算法称为多态，相同的方法可以在相似的接口以不同方式实现。
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ArrayList:
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源码分析
- 继承关系
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
//继承AbstractList类，实现了List接口，ArrayList是List接口的一个实现；
其中：
RandomAccess :标记性接口，用来快速随机存取，实现了该接口，用for循环遍历，性能更高；没有实现该接口，用Iterator迭代器遍历，性能更高
Clonable :实现该接口，可以使用Object.clone()方法；
Serializable :实现该序列化接口，表明该接口可以被序列化（可以从类变成字节
流，可以从字节流变成原来的类）
底层数据结构
ArrayList的底层数据结构为数组，数组元素类型为Object类型；基本属性
//版本号
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
//默认大小
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//空对象数组
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//元素数组
private transient Object[] elementData;//transient：采用Java默认的序列化机制的时候，被该关键字修饰的不会被序列化
//实际元素个数
private int size;
- 构造方法（3种）
public ArrayList() ；
public ArrayList(int initialCapacity) ；
public ArrayList(Collection<? extends E> c)；
//1.
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();//调用父类的无参构造方法
if (initialCapacity < 0)//判断给定的容量是否有效
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];//new一个新数组，大小为initialCapacity
}
//2
public ArrayList() {
super();///调用父类的无参构造方法，父类的无参构造方法是空的
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;//EMPTY_ELEMENTDATA是一个空的Object[],将其赋值给elementData，也是空的Object[]，默认大小为10；
}
//3
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {//参数是集合类型的一个对象
elementData = c.toArray();//转换为数组
size = elementData.length;//给出数据个数
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
}
- 核心方法
- add()方法
boolean add(E e) 在尾部添加元素
void add(int index, E e) 在指定索引位置添加元素
add(E e)
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
//ensureCapacityInternal() 确定内部容量大小
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
//ensureExplicitCapacity() 确认实际容量
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;//modCount,版本控制，集合有变化，删除，添加都会改变
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
//grow() 扩容
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)//适用于elementData是空数组的情况，真正初始化elementData的大小（10）
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)//newCapacity超过 最大容量限制，调用hugeCapacity（），将能给的最大值给newCapacity
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
//hugeCapacity（） 给最大值
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
add(int index,E e) //指定位置添加元素
public void add(int index, E element) { //在特定位置添加元素（插入）
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//将index后的元素往后挪一位
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
//rangeCheckForAdd（） 检查插入位置是否合理
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index > size || index < 0) //插入位置不合理，抛出越界异常
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
public static native void arraycopy(Object src, int srcPos,
Object dest, int destPos,
int length);
由上述两个add()方法，可以看出：ArrayList可以存储重复元素，存储多个null;
2. remove()方法
E remove(int index) //删除指定位置的元素
boolean remove(Object o) 删除指定元素
void clear() 删除所有元素
boolean removeAll(Collection<?> c); boolean retainAll(Collection<?> c) ;
remove(int index) //删除指定位置的元素
public E remove(int index) {
rangeCheck(index); //index合理性检查
modCount++;
E oldValue = elementData(index); //通过索引快速找到元素
int numMoved = size - index - 1;//计算需要移位的个数
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved); //进行移位，将index后的元素向前移一位
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work size位置赋为空，让gc更快回收
return oldValue;
}
remove(Object o) 删除指定元素
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index); //与remove（int index）方法实现方式基本一样，找到满足条件的元素位置，根据索引删除
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
clear() //删除所有元素
public void clear() {
modCount++;
// clear to let GC do its work
for (int i = 0; i < size; i++) //将所有的元素赋为null，等待gc回收
elementData[i] = null;
size = 0;
}
removeAll(Collection<?> c) ； retainAll(Collection<?> c)；
二者都调用了 batchRemove(Collection<?> c, boolean complement)方法，根据complement的值进行调用；complement传入true，retainAll调用该方法，complement传入false，removeAll调用该方法，
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
return batchRemove(c, false);
}
//retainAll()
public boolean retainAll(Collection<?> c) {
return batchRemove(c, true);
}
//batchRemove(Collection<?> c, boolean complement)
private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
//complement传入true，retainAll调用该方法，complement传入false，removeAll调用该方法，
final Object[] elementData = this.elementData;
int r = 0, w = 0;//w交集个数
boolean modified = false;
try {
for (; r < size; r++)
if (c.contains(elementData[r]) == complement)
elementData[w++] = elementData[r];
} finally {
// Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
// even if c.contains() throws.
if (r != size) {
System.arraycopy(elementData, r,
elementData, w,
size - r);
w += size - r;
}
if (w != size) {
// clear to let GC do its work
for (int i = w; i < size; i++)
elementData[i] = null;
modCount += size - w;
size = w;
modified = true;
}
}
return modified;
}
由上述删除相关方法，可以看出：数组起始元素是0，找到第一个出现的元素删除后返回（有重复满足条件的元素，只删除第一个）；
3. E set(int index, E element)
set(int index, E element) //更改元素
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index); //检查索引是否合法
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
4.查找元素
get(int index) //根据索引查找元素
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
indexOf(Object o) 返回指定元素的索引
public int indexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i]==null) //找到第一个为null的元素，返回下标
return i;
} else {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (o.equals(elementData[i])) //找到第一个与元素相等的元素，返回下标
return i;
}
return -1; //无目标元素，返回-1
}
– 并集，交集，差集
- 并集：两个集合所有元素的集合
无重复集合：重复元素只出现一次
可重复集合：所有元素的集合 - 交集: 两个集合重复的元素（我有你也有）
- 差集: 集合a中除了b中没有的元素的集合，称为a与b的差集（我有你没有）
public static void main (String[]args){
ArrayList<Integer> a = new ArrayList<>();
a.add(1);
a.add(4);
a.add(3);
ArrayList<Integer> b = new ArrayList<>();
b.add(3);
b.add(4);
b.add(5);
a.addAll(b);//求并集（可重复并集）
System.out.println(a.toString());
a.removeAll(b);
a.addAll(b);// 去重复并集
System.out.println(a.toString());
a.retainAll(b);//删除a中与b不同的元素，求交集
System.out.println(a.toString());
b.retainAll(a);
a.removeAll(b);//先求二者的交集，再删除a中二者的交集-->a-b(差集)
System.out.println(a.toString());
}
总结：
- ArrayList的底层实现是数组；
- 默认增长方式：数组的默认大小为10，1.5倍增容；
- 存储是单个元素存储，数据元素可以重复；
- 数据插入有序；
- 可以存储多个null值；
- 效率方面：查询效率高，删除或插入元素效率低；
