摘要：在反射方面來說，從運(yùn)行時(shí)返回一個(gè)的實(shí)例時(shí)不需要經(jīng)過強(qiáng)制轉(zhuǎn)換然后則需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換才能得到。如果對(duì)數(shù)據(jù)的數(shù)量大小已知，操作也非常簡單，也不需要中的大部分方法，也是可以直接使用數(shù)組的。

我在想每個(gè)人在面試的時(shí)候都會(huì)被問到集合相關(guān)的問題，有好大一部分人在回答的時(shí)候并沒有那么多的邏輯性，通常都是想到哪里說到哪里，這篇文章大概的捋一捋關(guān)于集合的相關(guān)問題。
在每種編程語言中，都會(huì)有循環(huán)、數(shù)組、流程控制語句，數(shù)組是一種線性表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)存空間是連續(xù)的，保存的數(shù)據(jù)類型也是一致的。

正是因?yàn)檫@兩點(diǎn)，數(shù)組的隨機(jī)訪問才會(huì)非常的高效，這同時(shí)也是一把雙刃劍，使得數(shù)組的其他操作效率變得很低，比如說，增加，刪除，為了保持?jǐn)?shù)組里面數(shù)據(jù)的連續(xù)性，就會(huì)做大量的消耗性能的數(shù)據(jù)遷移操作。

針對(duì)數(shù)組這種類型，java中有容器類，比如ArrayList，ArrayList是對(duì)數(shù)組的包裝，在底層就是數(shù)組實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)閿?shù)組在定義的時(shí)候必須是指定的長度，定義之后就無法再增加長度了，就是說不可能在原來的數(shù)組上接上一段，所以ArrayList就解決了這個(gè)問題，當(dāng)超過數(shù)組容量的時(shí)候，ArrayList會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容，擴(kuò)容之后的容量是之前的1.5倍，然后再把之前數(shù)組中的數(shù)據(jù)復(fù)制過來。

接下來，我們看下ArrayList的源碼：

 private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

源碼中數(shù)組最大的容量是Integer.MAX_VALUE -8，為什么要減去8 呢，這個(gè)是上面的定義上面的注釋：

 /**
     * The maximum size of array to allocate.
     * Some VMs reserve some header words in an array.
     * Attempts to allocate larger arrays may result in
     * OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
     */

首先是一些VM在數(shù)組中保存的頭信息；嘗試著去分配更大的數(shù)組可能會(huì)導(dǎo)致OutOfMemoryError，請(qǐng)求的數(shù)組大小超過了VM的限制。

在看這句代碼的時(shí)候，腦中有沒有出現(xiàn)兩個(gè)大大的問號(hào)？？
首先，有沒有想到為什么這個(gè)數(shù)組屬性需要用 transient修飾？
（想知道這個(gè)關(guān)鍵字是干什么的，可以看下我之前的一篇文章：面試問你java中的序列化怎么答？）

transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

大家可以隨便的想一下，如果是面試的時(shí)候，你會(huì)怎么回答？

由于 ArrayList 是基于動(dòng)態(tài)數(shù)組實(shí)現(xiàn)的，所以并不是所有的空間都被使用。因此使用了 transient 修飾，可以防止被自動(dòng)序列化。

因此 ArrayList 自定義了序列化與反序列化，具體可以看 writeObject 和 readObject 兩個(gè)方法。

需要注意的一點(diǎn)是，當(dāng)對(duì)象中自定義了 writeObject 和 readObject 方法時(shí)，JVM 會(huì)調(diào)用這兩個(gè)自定義方法來實(shí)現(xiàn)序列化與反序列化。

第二個(gè)問題：這個(gè)屬性的類型為什么是Object而不是泛型？

這里和大家說下：

java中泛型運(yùn)用的目的就是對(duì)象的重用，就是同一個(gè)方法，可以支持多種對(duì)象類型，Object和泛型在編寫的時(shí)候其實(shí)沒有太大的區(qū)別，只是JVM中沒有T這個(gè)概念，T只是存在編寫的時(shí)候，進(jìn)入虛擬機(jī)運(yùn)行的時(shí)候，虛擬機(jī)會(huì)對(duì)這種泛型標(biāo)志進(jìn)行擦除，也就是替換T到指定的類型，如果沒有指定類型，就會(huì)用Object替換，同時(shí)Object可以new Object()，就是說可以實(shí)例化，而T則不能實(shí)例化。在反射方面來說，從運(yùn)行時(shí),返回一個(gè)T的實(shí)例時(shí),不需要經(jīng)過強(qiáng)制轉(zhuǎn)換,然后Object則需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換才能得到。

當(dāng)我們?cè)噲D向ArrayList中添加一個(gè)元素的時(shí)候，java會(huì)自動(dòng)檢查，以確保集合中確實(shí)還有容量來添加新元素，如果沒有，就會(huì)自動(dòng)擴(kuò)容，下面是核心代碼，我已經(jīng)在代碼里加了注釋，幫助大家能夠更好的理解：

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

上面這段代碼中有個(gè) 變量 modCount++，看到這里的時(shí)候確實(shí)有些疑惑，我找了下，這個(gè)變量是在AbstractList中定義的protected修飾的全局變量，這個(gè)變量是記錄了結(jié)構(gòu)性改變的次數(shù)，結(jié)構(gòu)性改變就是說修改列表大小的操作。
ArrayList是一個(gè)線程不安全的類，這個(gè)變量就是用來保證在多線程環(huán)境下使用迭代器的時(shí)候，同時(shí)又對(duì)集合進(jìn)行了修改，同一時(shí)刻只能有一個(gè)線程修改集合，如果多于一個(gè)，就會(huì)拋出ConcurrentModficationException。

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    //核心的擴(kuò)容代碼：擴(kuò)容之后的容量，
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)  //擴(kuò)容之后的容量與本次操作需要的容量對(duì)比，取更大的
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) //在與數(shù)組的最大容量對(duì)比，如果比最大的容量大，進(jìn)入下一個(gè)方法
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
    //接下來，是把原數(shù)組d 數(shù)據(jù)復(fù)制到新的數(shù)組里
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
    if (minCapacity < 0) // overflow
        throw new OutOfMemoryError();
        //當(dāng) Integer-8 依然無法滿足需求，就會(huì)取Integer的最大值
    return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
        Integer.MAX_VALUE :
        MAX_ARRAY_SIZE;
}

接下來我們看下，向指定位置添加元素是什么樣的：

public void add(int index, E element) {
    rangeCheckForAdd(index);
    //擴(kuò)容校驗(yàn)
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                     size - index);
    elementData[index] = element;
    size++;
}

可以看到，當(dāng)一個(gè)集合足夠大的時(shí)候，add操作向數(shù)組的尾部添加元素效率還是非常高的，但是當(dāng)向指定的位置添加元素的時(shí)候，也是需要大量的移動(dòng)復(fù)制操作：System.arraycopy()。

到這里，ArrayList最大的優(yōu)勢是什么呢？我們?cè)谄綍r(shí)的開發(fā)中涉及到容器的時(shí)候?yàn)槭裁磿?huì)選擇List家族的成員，而不直接選擇數(shù)組呢？大家回想一下自己之前敲代碼的經(jīng)歷，答案也就出來了：

ArrayList封裝了大部分?jǐn)?shù)組的操作方法，比如插入、刪除、搬移數(shù)據(jù)等等，都在集合內(nèi)部幫你做好了，還有就是支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，這點(diǎn)是數(shù)組不能比擬的。

這里需要注意一點(diǎn)，當(dāng)我們?cè)陂_始定義集合的時(shí)候，如果知道我們需要多大的集合，就應(yīng)該在一開始就指定集合的大小，因?yàn)樵诩系膬?nèi)部來進(jìn)行數(shù)據(jù)的搬移，復(fù)制也是非常耗時(shí)的。

那么數(shù)組在什么時(shí)候會(huì)用到呢？
1、java ArrayList無法存儲(chǔ)基本類型，int，long，如果保存的話，就需要封裝為Integer、Long，而自動(dòng)的拆裝箱，也有性能的消耗，所以總結(jié)下這點(diǎn)就是說如果要保存基本類型，同時(shí)還特別關(guān)注性能，就可以使用數(shù)組。
2、如果對(duì)數(shù)據(jù)的數(shù)量大小已知，操作也非常簡單，也不需要ArrayList中的大部分方法，也是可以直接使用數(shù)組的。

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