ArrayList源码解析：数据结构、底层实现与序列化机制

本文档是关于ArrayList数据结构和底层实现的源码解析，主要讨论了ArrayList的创建、容量增长机制以及序列化相关的问题。 ArrayList在Java中是一个常用的动态数组，它继承自AbstractList并实现了List接口，具备随机访问、克隆和序列化等功能。其核心属性包括一个用于存储元素的Object数组`elementData`和记录元素数量的`size`。在创建ArrayList时，默认的容量是10个Object元素，首次添加元素时，容量会扩展至10。 **问题1**： `elementData`字段被`transient`关键字修饰，这意味着它不会在序列化过程中被默认保存。序列化时，ArrayList会通过`writeObject`方法仅保存`size`和实际存储的元素，而非整个`elementData`数组。这样做是为了避免序列化不必要的空闲空间，节省存储和传输成本。 **问题2**： 不直接使用`elementData`进行序列化的原因是，`elementData`数组通常会预分配一些额外的容量，以备后续添加元素时使用。如果直接序列化整个数组，即使部分空间未被使用，也会被保存下来。通过自定义序列化和反序列化过程，ArrayList可以确保只序列化实际存储的元素，从而提高效率，减少资源浪费。 在ArrayList的扩容机制中，当添加元素导致容量不足时，会自动扩大数组容量。通常，新容量是旧容量的1.5倍，这有助于在保证性能的同时，减少扩容次数。例如，当ArrayList的容量达到10，添加第11个元素时，容量会扩展到15；如果继续添加，容量会扩展到22、33，以此类推。 此外，ArrayList还提供了`ensureCapacity`和`trimToSize`两个方法。`ensureCapacity`允许用户预先设定最小容量，以避免频繁扩容。而`trimToSize`则会将`elementData`的实际大小调整为当前元素的数量，释放不再使用的空间。 总结来说，ArrayList的核心在于其动态数组的实现，它结合了数组的高效访问和链表的动态扩容特性。通过`transient`关键字处理序列化问题，以及智能的扩容策略，ArrayList在性能和内存使用上都达到了良好的平衡。在实际开发中，根据具体需求选择适合的数据结构，如ArrayList或其他集合类，是优化代码性能的关键。