JDK版本为1.8.0_271，以插入和删除元素为例，部分源码如下：

// 部分属性
transient Object[] elementData;	// 底层数组
private int size;	// 记录元素个数
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};	// 空Object数组//构造器
public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;  //初始化为空数组
}//方法:add()相关方法
public boolean add(E e) {//查看当前数组是否够多存一个元素ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!//存入新元素到[size]位置，然后size自增1elementData[size++] = e;return true;
}// 根据当前插入元素后所需要的容量判断
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}// 计算当前插入元素后所需要的容量
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {//如果当前数组还是空数组if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {//那么minCapacity取DEFAULT_CAPACITY(10)与minCapacity的最大值return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);}return minCapacity;
}//查看是否需要扩容
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {modCount++;  //修改次数加1//如果需要的最小容量比当前数组的长度大，即当前数组不够存，就扩容if (minCapacity - elementData.length > 0)grow(minCapacity);
}// 数组扩容，在默认扩容为1.5倍，不够的话就选minCapacity，并校验是否越界，然后拷贝元素
private void grow(int minCapacity) {// overflow-conscious codeint oldCapacity = elementData.length; //当前数组容量int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); //新数组容量是旧数组容量的1.5倍//看旧数组的1.5倍是否够if (newCapacity - minCapacity < 0)newCapacity = minCapacity;//看新数组长度是否超过最大数组限制(Integer.MAX_VALUE-8)if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);//复制一个新数组elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}// 新数组长度超过最大数组限制(Integer.MAX_VALUE-8)
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {if (minCapacity < 0) // overflowthrow new OutOfMemoryError();// 对minCapacity和MAX_ARRAY_SIZE进行比较// 若minCapacity大，将Integer.MAX_VALUE作为新数组的大小// 若MAX_ARRAY_SIZE大，将MAX_ARRAY_SIZE作为新数组的大小// MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?Integer.MAX_VALUE :MAX_ARRAY_SIZE;
}// 移除元素，elementData为底层数组
public boolean remove(Object o) {// 判断当前元素是否为nullif (o == null) {	// 逐个遍历底层数组中元素，for (int index = 0; index < size; index++)// 是否存在nullif (elementData[index] == null) {fastRemove(index);	// 移除index位置的元素return true;}} else {// 逐个遍历底层数组中元素，for (int index = 0; index < size; index++)// 是否存在与o相等的元素if (o.equals(elementData[index])) {fastRemove(index);return true;}}return false;
}// 移除index位置的元素
private void fastRemove(int index) {modCount++;	// 修改次数加1int numMoved = size - index - 1;	// 需要迁移的元素数量，[index+1,size)区间// 根据numMoved判断是否需要迁移index之后的元素if (numMoved > 0)	// 不是，需要迁移元素// 迁移[index+1,size)区间到[index,size-1)区间System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);// 更新sizeelementData[--size] = null; 
}

在网上找了个添加元素的示意图，如图所示：

• ArrayList采用Object[]数组作为底层实现

• ArrayList自动扩容过程
  grow扩容方法会传入minCapacity，表示新list所需的最小容量；
  新list的容量newCapacity取原list长度*1.5和minCapacity的较大值

• ArrayList的add(E e)方法
  直接在list尾部插入元素e，无需迁移元素，时间复杂度o(1)
  

• ArrayList的add(int index,E e)方法
  在index位置插入元素e前，需要把之前[index,size）的元素整体向右迁移一个单位；
  然后插入元素e到index位置，并更新size,时间复杂度o(n)

ArrayList与Vector的区别

它们的底层物理结构都是数组，我们称为动态数组。

• ArrayList是新版的动态数组，线程不安全，效率高，Vector是旧版的动态数组，线程安全，效率低。
• 动态数组的扩容机制不同，ArrayList默认扩容为原来的1.5倍，Vector默认扩容增加为原来的2倍。
• 数组的初始化容量，如果在构建ArrayList与Vector的集合对象时，没有显式指定初始化容量，那么Vector的内部数组的初始容量默认为10，而ArrayList在JDK 7.0 及之前的版本也是10(饿汉式)，JDK8.0 之后的版本ArrayList初始化为长度为0的空数组，之后在添加第一个元素时，再创建长度为10的数组。(懒汉式)
• 原因： ArrayList添加元素的时候，再创建数组，避免浪费。因为很多方法的返回值是ArrayList类型，需要返回一个ArrayList的对象，例如：后期从数据库查询对象的方法，返回值很多就是ArrayList。有可能你要查询的数据不存在，要么返回null，要么返回一个没有元素的ArrayList对象。