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ArrayList 高频面试题

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本文整理了与 ArrayList 相关的常见面试题，按照“基础 → 源码 → 性能与并发 → 实战场景”分层组织，适合作为复习清单。 每个问题只给出精简但有信息量的答案骨架，你可以根据需要在本地继续扩展细节。

一、基础概念与使用场景类

1. ArrayList 和数组有什么区别？

  • 数组：
    • 长度固定，一旦创建无法改变；
    • 只提供下标访问，没有统一的增删查改接口；
    • 适合长度明确、不需要频繁增删的场景。
  • ArrayList：
    • 基于 动态数组 实现，容量不足时会自动扩容；
    • 提供统一的 add/remove/get/set 等 API；
    • 更适合“读多写少、随机访问多”的场景。

2. ArrayList 和 LinkedList 的区别？如何选择？

  • 底层结构：
    • ArrayList：连续数组，支持 O(1) 随机访问；
    • LinkedList：双向链表，随机访问是 O(n)。
  • 插入删除：
    • ArrayList：中间插入/删除需要搬迁元素，O(n)；
    • LinkedList：只改指针，理论上 O(1)，但前提是你已经拿到节点引用。
  • 典型选择：
    • 大量随机访问 → ArrayList；
    • 频繁在头/中间插入删除，且数据量不大 → LinkedList。

3. ArrayList 是否线程安全？如何在多线程下使用？

  • ArrayList 不是线程安全 的；
  • 常见解决方式：
    • 外层加锁：Collections.synchronizedList(new ArrayList<>())；
    • 或使用并发集合：CopyOnWriteArrayList 等；
    • 或者根据场景自己封装更细粒度的锁。

二、底层实现与扩容机制类

4. ArrayList 的底层是如何存储元素的？

  • 核心字段：transient Object[] elementData；
  • size 表示“逻辑元素个数”，在add/remove时进行变化，和数组Length并不关联，elementData.length 表示“容量”；
  • 绝大多数操作（get/set/add/remove）最终都是对这个数组的读写和 System.arraycopy。

5. ArrayList 的扩容策略是什么？为什么是 1.5 倍？

  • 当新加入元素使得当前操作所需要的最小容量 minCapacity > elementData.length 时触发扩容；
  • 新容量一般为：newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)，即 1.5 倍扩容；
  • 如果 1.5 倍仍不够，就直接使用 minCapacity；
  • 设计动机：
    • 过小：频繁扩容，整体开销大；
    • 过大：一次扩容浪费内存；
    • 1.5 倍是工程上相对折中、被广泛采用的方案。

6. ensureCapacity 有什么用？什么时候需要手动调用？

  • 作用：预先保证容量，在批量插入前减少或避免多次扩容；
  • 典型场景：
    • 已知即将插入 N 个元素：可以先调用 list.ensureCapacity(currentSize + N)；
    • 例如从数据库一次性加载大量数据、批量构建缓存等。

三、fail-fast、迭代器与并发修改类

7. 什么是 fail-fast？ArrayList 是如何实现的？

  • 含义：在迭代过程中，一旦检测到结构被“意外修改”，尽快抛出 ConcurrentModificationException；
  • 关键字段：modCount 和 迭代器内部的 expectedModCount；
  • 关键点：
    • 每次结构性修改（add/remove/clear 等）都会 modCount++；
    • 迭代器在创建时保存 expectedModCount = modCount；
    • 在 next/remove/forEachRemaining 等操作前后检查 modCount 是否变化。

8. 在遍历 ArrayList 时删除元素，有哪些正确和错误的写法？

  • 错误示例：
for (E e : list) {
    if (/* 条件 */) {
        list.remove(e); // 可能触发 ConcurrentModificationException
    }
}
  • 正确方式：
    • 使用显式迭代器并调用 iterator.remove()；
    • 或从后往前用普通 for 循环 + remove(index)；
    • 或在 JDK 8+ 使用 removeIf(predicate)。

四、常见源码细节题

9. ArrayList#remove(int index) 和 remove(Object o) 有什么区别？

  • remove(int index)：
    • 通过下标删除，逻辑是：rangeCheck → 保存旧值 → System.arraycopy 搬迁元素 → size--；
    • 返回被删除的元素。
  • remove(Object o)：
    • 先线性扫描找到第一次出现的位置，再调用内部的 fastRemove(index)；
    • 返回 boolean 表示是否删除成功。

10. subList 返回的子列表有哪些“坑”？

  • subList 返回的是视图，共享同一 elementData；
  • 通过 subList 修改会影响原始列表；
  • 若在 subList 存在期间通过原始列表做结构修改，再操作 subList 可能抛 ConcurrentModificationException；
  • 不少面试会问：“subList 的结果能安全地强转成 ArrayList 并独立使用吗？”——答案是不能，如果需要独立副本，应显式 new ArrayList<>(subList)。

五、性能与内存相关问题

11. ArrayList 的时间复杂度如何？（按典型操作）

  • get/set：平均 O(1)；
  • add(e) 尾插：均摊 O(1)，偶尔会遇到 O(n)（扩容时数组拷贝）；
  • add(index, e) / remove(index)：O(n - index)，中间位置开销最大；
  • contains / indexOf：线性查找，O(n)。

12. trimToSize 有什么用？什么时候会用到？

  • 作用：把 elementData 的容量缩小到当前 size，释放多余空间；
  • 典型使用场景：
    • 大集合使用完成后还要长时间驻留内存，但后续不会再增长；
    • 如：一次性加载配置、构造后变为“查询多、写少”的只读列表。

六、设计与对比类开放题

13. 为什么说 ArrayList 适合“读多写少”的场景？

可以从以下几个角度简要说明：

  • 读（随机访问）是 O(1)，非常快；
  • 写（中间插入/删除）可能引起大量元素搬迁；
  • 扩容本身也是 O(n) 的操作，只是均摊到多次 add 上；
  • 多线程下需要额外同步或使用并发集合。

14. 如果要设计一个“更适合写多读少”的 List，你会怎么做？

  • 可以从下面几个角度思考：
    • 是否可以用链表或分段数组（chunked array）结构；
    • 是否可以按批量操作、日志合并（如 Copy-On-Write 思路）来优化；
    • 在高并发场景下，是否可以使用分段锁、CAS 等手段。

七、如何用这些答案“讲故事”打动面试官？

在真正的面试场景里，不必逐题背答案，可以尝试用下面的结构来回答关于 ArrayList 的开放式问题：

  1. 先用一句话给出结论 & 场景定位（例如：ArrayList 是基于动态数组的非线程安全 List，适合读多写少的单线程或外部加锁场景）；
  2. 再从 数据结构 + 扩容策略 + 迭代器 & fail-fast + 并发注意点 四个维度展开；
  3. 偶尔点到几个 JDK 版本差异与源码细节，证明你“看过源码而不是只背 API”；
  4. 最后给一两个实际项目中的使用例子（例如：分页结果列表、缓存快照、DTO 集合等）。