集合系列ArrayList

ArrayList是基于数组实现的，是一个动态数组，其容量能自动增长。ArrayList不是线程安全的，只能用在单线程环境下。实现了RandomAccess接口，支持快速随机访问，实际上就是通过下标序号进行快速访问；实现了Cloneable接口，能被克隆。

实现了Serializable接口，因此它支持序列化，能够通过序列化传输；

说明：以下代码解释来源于jdk8源码，不同版本可能有所不同。

一、源码指明ArrayList的本质还是Array数组，其实从命名我们也可以窥探到。

   /**
     * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
     * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
     * empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
     * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
     */
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

    /**
     * The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
     *
     * @serial
     */
    private int size;

二、ArrayList初始在不指定容量的情况下初始化为一个长度为0的空数组。初始化未指定长度，第一次add数据时ArrayList默认的初始化长度为10。

 /**
     * Default initial capacity.
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    /**
     * Shared empty array instance used for empty instances.
     */
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    /**
     * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
     * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
     * first element is added.
     */
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

三、扩容  肯定是在add方法中实现

 /**
     * Appends the specified element to the end of this list.
     *
     * @param e element to be appended to this list
     * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

扩容核心代码：

 /**
     * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
     * number of elements specified by the minimum capacity argument.
     *
     * @param minCapacity the desired minimum capacity
     */
    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

由此正常可见情况下新的容量等于 现有数组长度 + 现有数组长度右移1位（除以2取整）。 

四、再看看remove操作（此处只展示指定坐标元素移除，传入元素移除无非就是遍历一次数组）

 /**
     * Removes the element at the specified position in this list.
     * Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
     * indices).
     *
     * @param index the index of the element to be removed
     * @return the element that was removed from the list
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);
        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work


        return oldValue;
    }

int numMoved = size - index - 1;计算出数组需要移动的次数。通过System.arraycopy进行位移并将数组的长度Size减一，最后一位置为null由GC进行回收。

五、关于序列化问题：

声明为transient，为什么还可以序列化成功呢？

回答是ArrayList重写了writeObject方法。

/**
     * Save the state of the <tt>ArrayList</tt> instance to a stream (that
     * is, serialize it).
     *
     * @serialData The length of the array backing the <tt>ArrayList</tt>
     *             instance is emitted (int), followed by all of its elements
     *             (each an <tt>Object</tt>) in the proper order.
     */
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException{
        // Write out element count, and any hidden stuff
        int expectedModCount = modCount;
        s.defaultWriteObject();


        // Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
        s.writeInt(size);


        // Write out all elements in the proper order.
        for (int i=0; i<size; i++) {
            s.writeObject(elementData[i]);
        }


        if (modCount != expectedModCount) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

原因可能如下：ArrayList是会开辟多余空间来保存数据的，而系列化和反序列化这些没有存放数据的空间是要消耗更多资源的，

所以ArrayList的数组就声明为transient，告诉虚拟机这个你别管，我自己来处理，然后就自己实现write/readObject方法，仅仅系列化已经存放的数据。

先这样吧，后面会继续整理其他集合类。