线性集合:ArrayList，LinkedList，Vector/Stack-编程知识

共同点：都是线性集合

ArrayList

ArrayList 底层是基于数组实现的，并且实现了动态扩容（当需要添加新元素时，如果 elementData 数组已满，则会自动扩容，新的容量将是原来的 1.5 倍），来看一下 ArrayList 的部分源码（PS：以下代码均来自Java8，不同版本可能存在细微差距）。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 默认容量private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};transient Object[] elementData; // 存储元素的数组,数组类型:Objectprivate int size; // 列表的大小，即列表中元素的个数

ArrayList 还实现了 RandomAccess 接口，这是一个标记接口：

public interface RandomAccess {
}

内部是空的，标记“实现了这个接口的类支持快速（通常是固定时间）随机访问”。快速随机访问是什么意思呢？就是说不需要遍历，就可以通过下标（索引）直接访问到内存地址。而 LinkedList 没有实现该接口，表示它不支持高效的随机访问，需要通过遍历来访问元素。

ArrayList 还实现了 Cloneable 接口，并且重写了 Object 类的 clone() 方法，但只是浅拷贝，还是要根据需求使用。

public Object clone() {try {ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);v.modCount = 0;return v;} catch (CloneNotSupportedException e) {// this shouldn't happen, since we are Cloneablethrow new InternalError(e);}
}

ArrayList 还实现了 Serializable 接口，支持序列化：

但是关键字段 elementData 使用了 transient 关键字修饰，这个关键字的作用是，让它修饰的字段不被序列化。

看到这里是不是心里出现了很多问好？

我们这样来看：elementData 是一个数组，数组是定长的，如果一个新创建的ArrayList，并且我们只往里添加了2个元素，如果我们默认序列化就会多序列化8个空的内存空间，我们再反序列化出来的时候需要更大的空间去接收这个数组。如下例子中可以更好的反应该问题，可能出现很大的bug：

public class Main {public static void main(String[] args) throws Exception {List<Integer> list = new ArrayList<>();for (int i = 0; i < 100000; i++) {list.add(i);}System.out.println(list.size());list.clear();Class<? extends List> listClass = list.getClass();Field field = listClass.getDeclaredField("elementData");field.setAccessible(true);Object[] o = (Object[]) field.get(list);System.out.println(o.length);}
}输出如下:
100000
106710

于是，ArrayList 做了一个愉快而又聪明的决定，内部提供了两个私有方法 writeObject 和 readObject 来完成序列化和反序列化。

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)throws java.io.IOException{// Write out element count, and any hidden stuffint 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();}
}private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;// Read in size, and any hidden stuffs.defaultReadObject();// Read in capacitys.readInt(); // ignoredif (size > 0) {// be like clone(), allocate array based upon size not capacityint capacity = calculateCapacity(elementData, size);SharedSecrets.getJavaOISAccess().checkArray(s, Object[].class, capacity);ensureCapacityInternal(size);Object[] a = elementData;// Read in all elements in the proper order.for (int i=0; i<size; i++) {a[i] = s.readObject();}}
}

从源码中可以看出序列化和反序列化时，只保存了list的大小和所有元素。

还需要注意 ArrayList 在序列化时，不允许有并发的修改操作。

Vector/Stack

Vector 也是基于数组实现的，但是是线程安全的，其他和 ArrayList 基本没有区别，源码注释中有句话也可以看出

{@code Vector} is synchronized.  If a thread-safe
implementation is not needed, it is recommended to use {@link
ArrayList} in place of {@code Vector}.// Vector的序列化和反序列化的方法与ArrayList略有差异
private void readObject(ObjectInputStream in)throws IOException, ClassNotFoundException {ObjectInputStream.GetField gfields = in.readFields();int count = gfields.get("elementCount", 0);Object[] data = (Object[])gfields.get("elementData", null);if (count < 0 || data == null || count > data.length) {throw new StreamCorruptedException("Inconsistent vector internals");}elementCount = count;elementData = data.clone();
}private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)throws java.io.IOException {final java.io.ObjectOutputStream.PutField fields = s.putFields();final Object[] data;synchronized (this) {fields.put("capacityIncrement", capacityIncrement);fields.put("elementCount", elementCount);data = elementData.clone();}fields.put("elementData", data);s.writeFields();
}

Stack 继承了 Vector，同时Stack添加了 push/pop/peek 等方法，实现了后进先出（LIFO）。

LinkedList

LinkedList 是一个继承自 AbstractSequentialList 的双向链表，同时实现了 Deque 双向队列接口，因此它也可以被当作堆栈、队列或双向队列进行操作。

部分源码

public class LinkedList<E>extends AbstractSequentialList<E>implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{transient int size = 0; // 表示链表中的节点个数transient LinkedList.Node<E> first; // 链表中的第一个节点transient LinkedList.Node<E> last; // 链表中的最后一个节点

可以看到 LinkedList 同样实现了 Serializable 接口，支持序列化。但是上面源码中 LinkedList 的所有属性都是 transient 修饰的，这又让我们想到了 ArrayList 的序列化实现，果然找到了writeObject和readObject方法的实现：

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)throws java.io.IOException {// Write out any hidden serialization magics.defaultWriteObject();// Write out sizes.writeInt(size);// Write out all elements in the proper order.for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next)s.writeObject(x.item);
}@SuppressWarnings("unchecked")
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {// Read in any hidden serialization magics.defaultReadObject();// Read in sizeint size = s.readInt();// Read in all elements in the proper order.for (int i = 0; i < size; i++)linkLast((E)s.readObject());
}

仔细琢磨，发现不仅尽可能少的占用存储空间，反序列化时还巧妙的恢复了原来的顺序。