摘要：在反射方面來說，從運行時返回一個的實例時不需要經(jīng)過強制轉換然后則需要經(jīng)過轉換才能得到。如果對數(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。

我在想每個人在面試的時候都會被問到集合相關的問題，有好大一部分人在回答的時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于集合的相關問題。
在每種編程語言中，都會有循環(huán)、數(shù)組、流程控制語句，數(shù)組是一種線性表數(shù)據(jù)結構，內(nèi)存空間是連續(xù)的，保存的數(shù)據(jù)類型也是一致的。

正是因為這兩點，數(shù)組的隨機訪問才會非常的高效，這同時也是一把雙刃劍，使得數(shù)組的其他操作效率變得很低，比如說，增加，刪除，為了保持數(shù)組里面數(shù)據(jù)的連續(xù)性，就會做大量的消耗性能的數(shù)據(jù)遷移操作。

針對數(shù)組這種類型，java中有容器類，比如ArrayList，ArrayList是對數(shù)組的包裝，在底層就是數(shù)組實現(xiàn)的，因為數(shù)組在定義的時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就解決了這個問題，當超過數(shù)組容量的時候，ArrayList會進行擴容，擴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)組可能會導致OutOfMemoryError，請求的數(shù)組大小超過了VM的限制。

在看這句代碼的時候，腦中有沒有出現(xiàn)兩個大大的問號？？
首先，有沒有想到為什么這個數(shù)組屬性需要用 transient修飾？
（想知道這個關鍵字是干什么的，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，如果是面試的時候，你會怎么回答？

由于 ArrayList 是基于動態(tài)數(shù)組實現(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 兩個方法。

需要注意的一點是，當對象中自定義了 writeObject 和 readObject 方法時，JVM 會調(diào)用這兩個自定義方法來實現(xiàn)序列化與反序列化。

第二個問題：這個屬性的類型為什么是Object而不是泛型？

這里和大家說下：

java中泛型運用的目的就是對象的重用，就是同一個方法，可以支持多種對象類型，Object和泛型在編寫的時候其實沒有太大的區(qū)別，只是JVM中沒有T這個概念，T只是存在編寫的時候，進入虛擬機運行的時候，虛擬機會對這種泛型標志進行擦除，也就是替換T到指定的類型，如果沒有指定類型，就會用Object替換，同時Object可以new Object()，就是說可以實例化，而T則不能實例化。在反射方面來說，從運行時,返回一個T的實例時,不需要經(jīng)過強制轉換,然后Object則需要經(jīng)過轉換才能得到。

當我們試圖向ArrayList中添加一個元素的時候，java會自動檢查，以確保集合中確實還有容量來添加新元素，如果沒有，就會自動擴容，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 變量 modCount++，看到這里的時候確實有些疑惑，我找了下，這個變量是在AbstractList中定義的protected修飾的全局變量，這個變量是記錄了結構性改變的次數(shù)，結構性改變就是說修改列表大小的操作。
ArrayList是一個線程不安全的類，這個變量就是用來保證在多線程環(huán)境下使用迭代器的時候，同時又對集合進行了修改，同一時刻只能有一個線程修改集合，如果多于一個，就會拋出ConcurrentModficationException。

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    //核心的擴容代碼：擴容之后的容量，
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)  //擴容之后的容量與本次操作需要的容量對比，取更大的
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) //在與數(shù)組的最大容量對比，如果比最大的容量大，進入下一個方法
        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 Integer-8 依然無法滿足需求，就會取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);
    //擴容校驗
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                     size - index);
    elementData[index] = element;
    size++;
}

可以看到，當一個集合足夠大的時候，add操作向數(shù)組的尾部添加元素效率還是非常高的，但是當向指定的位置添加元素的時候，也是需要大量的移動復制操作：System.arraycopy()。

到這里，ArrayList最大的優(yōu)勢是什么呢？我們在平時的開發(fā)中涉及到容器的時候為什么會選擇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封裝了大部分數(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，還有就是支持動態(tài)擴容，這點是數(shù)組不能比擬的。

這里需要注意一點，當我們在開始定義集合的時候，如果知道我們需要多大的集合，就應該在一開始就指定集合的大小，因為在集合的內(nèi)部來進行數(shù)據(jù)的搬移，復制也是非常耗時的。

那么數(shù)組在什么時候會用到呢？
1、java ArrayList無法存儲基本類型，int，long，如果保存的話，就需要封裝為Integer、Long，而自動的拆裝箱，也有性能的消耗，所以總結下這點就是說如果要保存基本類型，同時還特別關注性能，就可以使用數(shù)組。
2、如果對數(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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