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並沒有那麼多的邏輯性，通常都是想到哪裡說到哪裡，這篇文章大概的捋一捋關於集合的相關問題。
在每種程式語言中，都會有迴圈、陣列、流程控制語句，陣列是一種線性表資料結構，記憶體空間是連續的，儲存的資料型別也是一致的。
正是因為這兩點，陣列的隨機訪問才會非常的高效，這同時也是一把雙刃劍，使得陣列的其他操作效率變得很低，比如說，增加，刪除，為了保持陣列裡面資料的連續性，就會做大量的消耗效能的資料遷移操作。
針對陣列這種型別，java中有容器類，比如ArrayList，ArrayList是對陣列的包裝，在底層就是陣列實現的，因為陣列在定義的時候必須是指定的長度，定義之後就無法再增加長度了，就是說不可能在原來的陣列上接上一段，所以ArrayList就解決了這個問題，當超過陣列容量的時候，ArrayList會進行擴容，擴容之後的容量是之前的1.5倍，然後再把之前陣列中的資料複製過來。
接下來，我們看下ArrayList的原始碼：
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
複製程式碼原始碼中陣列最大的容量是Integer.MAX_VALUE -8，為什麼要減去8 呢，這個是上面的定義上面的註釋：
/**
* 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
*/
複製程式碼首先是一些VM在陣列中儲存的頭資訊；嘗試著去分配更大的陣列可能會導致OutOfMemoryError，請求的陣列大小超過了VM的限制。
在看這句程式碼的時候，腦中有沒有出現兩個大大的問號？？
首先，有沒有想到為什麼這個陣列屬性需要用 transient修飾？
（想知道這個關鍵字是幹什麼的，可以看下我之前的一篇文章：面試問你java中的序列化怎麼答？）
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
複製程式碼大家可以隨便的想一下，如果是面試的時候，你會怎麼回答？
由於 ArrayList 是基於動態陣列實現的，所以並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，當物件中自定義了 writeObject 和 readObject 方法時，JVM 會呼叫這兩個自定義方法來實現序列化與反序列化。
第二個問題：這個屬性的型別為什麼是Object而不是泛型？
這裡和大家說下：
java中泛型運用的目的就是物件的重用，就是同一個方法，可以支援多種物件型別，Object和泛型在編寫的時候其實沒有太大的區別，只是JVM中沒有T這個概念，T只是存在編寫的時候，進入虛擬機器執行的時候，虛擬機器會對這種泛型標誌進行擦除，也就是替換T到指定的型別，如果沒有指定型別，就會用Object替換，同時Object可以new Object()，就是說可以例項化，而T則不能例項化。在反射方面來說，從執行時,返回一個T的例項時,不需要經過強制轉換,然後Object則需要經過轉換才能得到。
當我們試圖向ArrayList中新增一個元素的時候，java會自動檢查，以確保集合中確實還有容量來新增新元素，如果沒有，就會自動擴容，下面是核心程式碼，我已經在程式碼里加了註釋，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);
}
複製程式碼上面這段程式碼中有個 變數 modCount++，看到這裡的時候確實有些疑惑，我找了下，這個變數是在AbstractList中定義的protected修飾的全域性變數，這個變數是記錄了結構性改變的次數，結構性改變就是說修改列表大小的操作。
ArrayList是一個執行緒不安全的類，這個變數就是用來保證在多執行緒環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執行緒修改集合，如果多於一個，就會丟擲ConcurrentModficationException。
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
//核心的擴容程式碼：擴容之後的容量，
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0) //擴容之後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) //在與陣列的最大容量對比，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，是把原陣列d 資料複製到新的陣列裡
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;
}
複製程式碼接下來我們看下，向指定位置新增元素是什麼樣的：
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++;
}
複製程式碼可以看到，當一個集合足夠大的時候，add操作向陣列的尾部新增元素效率還是非常高的，但是當向指定的位置新增元素的時候，也是需要大量的移動複製操作：System.arraycopy()。
到這裡，ArrayList最大的優勢是什麼呢？我們在平時的開發中涉及到容器的時候為什麼會選擇List家族的成員，而不直接選擇陣列呢？大家回想一下自己之前敲程式碼的經歷，答案也就出來了：
ArrayList封裝了大部分陣列的操作方法，比如插入、刪除、搬移資料等等，都在集合內部幫你做好了，還有就是支援動態擴容，這點是陣列不能比擬的。
這裡需要注意一點，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，因為在集合的內部來進行資料的搬移，複製也是非常耗時的。
那麼陣列在什麼時候會用到呢？
1、java ArrayList無法儲存基本型別，int，long，如果儲存的話，就需要封裝為Integer、Long，而自動的拆裝箱，也有效能的消耗，所以總結下這點就是說如果要儲存基本型別，同時還特別關注效能，就可以使用陣列。
2、如果對資料的數量大小已知，操作也非常簡單，也不需要ArrayList中的大部分方法，也是可以直接使用陣列的。
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