首先明白一点，Java中集合的根本就是数组和链表。
集合分为ArrayList 和LinkedList。
ArrayList中封装的是数组，LinkedList中封装的是链表。
数组与链表的区别：
1、数组中的内存地址连续，所以它的读取速度很快。缺点就是容量固定。
2、链表的写入速度很快，但是读取速度不如数组。
- ArrayList的实现原理
我们先来new一个ArrayList
List<String> list = new ArrayList<String>();
//ArrayList.java源码中的处理
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
transient Object[] elementData; //成员变量Object数组
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/*
*当我们new一个ArrayList时，就是赋了一个空的数组。
*/在ArrayList.java中有一个成员变量 elementData,这里可以看出ArrayList的实现就是一个Object数组。
而我们平成用的add方法，实际就是向数组中添加元素。
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e; //这里向elementData中添加元素e
return true;
}现在还有一个问题，那就是Object这个数组的长度是如何确定的呢？我们在前面也说了，数组是有固定容量的，那这里的数组是如何管理这个容量呢？
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/*首先我们看到有一个 capacity 默认是10 */这里的capacity何时生效呢，肯定是在添加元素的时候，我们再回到上面的add(e)方法，发现了一个叫ensureCapacityInternal（size）的方法，那就看看他干了些什么。
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
/*我们先关注一下这里的变量 minCapacity
*minCapacity是在add方法中传入的，是size+1,第一次添加元素的时候size=0
*所以此时的minCapacity = 1，elementData在第一次的时候自然就是｛｝空的
*/
//来看一看calculateCapacity方法
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { //{} ,1
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
/* 分析这里的elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* 我们知道在我们new ArrayList() 是 elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* 所以在第一次添加元素是这里的条件为true。
* 再来看这一句 Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)
* 将它转换一下 Math.max(10, 1)
* 这样返回的就是10。
*/
//再看一下ensureExplicitCapacity方法
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
//modCount 是一个成员变量，主要用来记录List对象被修改的次数，在这里我们暂时不用关注。
//minCapacity - elementData.length > 0 通过这里我们可以看到这个方法主要是判断是否要扩容。
从ensureExplicitCapacity方法中可以看出当最小容量 minCapacity 大于Object数组的容量时数组就会进行扩容。
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);
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
/* 这个方法中这行代码 oldCapacity + (oldCapacity >> 1) ，这句的意思就是说
* 新的容量等于老容量的二分之三，oldCapacity >> 1 这句话就是取老容量的一半。
* 着这里还发现一句话 newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0 ,这句话是当数组长度超过
* 数组最大值怎么办，那我们首先来看一下数组的最大值MAX_ARRAY_SIZE这个静态常量。
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
//这里可能会有些疑问，为什么要取int最大值-8，这个8是从哪来的呢？
//在上面的注释中有这样一句话
//Some VMs reserve some header words in an array.
//大致的意思就是vm会保留一些对象的头信息，头信息的最大占用内存不会超过8字节
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
}
// 注：minCapacity是数组当下实际的容量。
/* 再来看这里 (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE
* 这也是我不太明白的地方，当最小容量大于静态常量是，返回int的最大值。
* oldCapacity<=minCapacity<=newCapacity<=Integer.MAX_VALUE 这是容量应该满足的原则。
* 我们要让 newCapacity 尽可能的满足 minCapacity 。如果不能满足，一定要抛异常
*/
//当完成这些后还有最后的一步，数组的拷贝
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
//这也是这个过程中最耗费性能的一步，这就是ArrayList写入慢的原因。下面我们来整理一下集合创建的流程：
1、new ArrayList();
Object[] = {}
2、add(element);
<1> ensureCapacityInternal ：确定数组容量
calculateCapacity ：return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
ensureExplicitCapacity ：判断是否要扩容
<2> elementData[size++] = e; ：向数组中添加元素。在这里有一个问题需要提一下，ArrayList的极限容量不会超过2147483647，假如我这里有一个1000000容量的集合，但是我的数据长度
是1000001，那么他就会进行扩容，扩容后的容量就是1500000，用1500000的容量来存储1000001数据有点奢侈，那ArrayList是如何
解决的呢？
public void trimToSize() {
modCount++;
if (size < elementData.length) {
elementData = (size == 0)
? EMPTY_ELEMENTDATA
: Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
//从方法名就可以看出削减规模，他的是实现就是当element.length小于元素的个数并且在含有元素的时候
//element就会等于新复制的一个数组。采用这种方法手动的节约了内存空间。但是要注意 trimToSize方法是ArrayList的方法，使用方法如下：
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
for(int i=0;i<13;i++){
list.add(i);
}
list.trimToSize();
//要使用ArrayList.trimToSize 。