在Java中，ArrayList是一个动态数组，它允许在运行时改变其大小。当向ArrayList添加元素并且当前数组容量不足以容纳新元素时，ArrayList会自动扩容。

扩容原理
初始容量：当创建一个新的ArrayList时，可以指定一个初始容量。如果没有指定，则默认容量为10。
添加元素：当向ArrayList添加元素时，会检查当前数组的容量是否足够。如果足够，则直接在数组的末尾添加元素。
容量不足：如果当前数组的容量不足以容纳新元素，则需要进行扩容。扩容的逻辑是创建一个新的数组，其容量大约是原数组容量的1.5倍（具体实现可能因Java版本而异，但大致是这个比例）。然后，将原数组的所有元素复制到新数组中，并释放原数组的内存。最后，将新数组引用赋值给ArrayList的数组引用。
继续添加：扩容完成后，就可以在新数组的末尾添加新元素了。
例如：

import java.util.ArrayList;  public class ArrayListExpansionExample {  public static void main(String[] args) {  // 创建一个初始容量为3的ArrayList  ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(3);  // 向ArrayList中添加元素  for (int i = 0; i < 5; i++) {  list.add(i);  System.out.println("After adding element " + i + ": " + list);  System.out.println("Capacity: " + getArrayListCapacity(list));  }  }  private static int getArrayListCapacity(ArrayList<?> list) {  try {  java.lang.reflect.Field elementDataField = list.getClass().getDeclaredField("elementData");  elementDataField.setAccessible(true);  Object[] elementData = (Object[]) elementDataField.get(list);  return elementData.length;  } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {  throw new RuntimeException(e);  }  }  
}

运行这段代码，你将看到以下输出

After adding element 0: [0]  
Capacity: 3  
After adding element 1: [0, 1]  
Capacity: 3  
After adding element 2: [0, 1, 2]  
Capacity: 3  
After adding element 3: [0, 1, 2, 3]  
Capacity: 4 (或可能是更大的值，取决于具体的实现和Java版本)  
After adding element 4: [0, 1, 2, 3, 4]  
Capacity: 6 (或更大的值)

ArrayList扩容过程中内存的变化:

假设我们有一个初始容量为4的ArrayList，并且已经存储了3个元素。现在我们要添加第4个元素。

1’初始状态：内存中有一个数组对象，其容量为3，并且存储了3个元素。ArrayList对象持有一个指向这个数组的引用。
2.添加第4个元素：当尝试添加第4个元素时，发现数组容量不足。
3.扩容：Java虚拟机（JVM）在堆内存中分配一个新的数组对象，其容量大约是原数组的1.5倍（这里假设是6）。然后，将原数组的所有元素复制到新数组中。此时，原数组对象变得不再被引用，因此可以被垃圾回收器回收。
4.更新引用：将ArrayList对象的数组引用更新为指向新的数组对象。
5.添加完成：现在可以在新数组的末尾添加第5个元素了。
需要注意的是，这个过程是透明的，对ArrayList的使用者来说是不可见的。我们只需要调用add方法添加元素，而不需要关心底层的扩容逻辑。

此外，频繁的扩容操作可能会导致性能下降，因为每次扩容都需要创建新的数组并复制元素。因此，如果知道要存储的元素数量，最好在创建ArrayList时指定一个合适的初始容量，以减少扩容的次数。