在一开始基础面的时候，很多面试官可能会问List集合一些基础知识，比如：
ArrayList默认大小是多少，是如何扩容的？ArrayList和LinkedList的底层数据结构是什么？ArrayList和LinkedList的区别？分别用在什么场景？ArrayList查询快而增删慢？Arrays.asList方法后的List可以扩容吗？modCount在非线程安全集合中的作用？ArrayList和LinkedList的区别、优缺点以及应用场景
ArrayList是由动态再分配的Object[]数组作为底层结构，可设置null值，是非线程安全的。
//默认的空的数组，在构造方法初始化一个空数组的时候使用
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//使用默认size大小的空数组实例
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//ArrayList底层存储数据就是通过数组的形式，ArrayList长度就是数组的长度。
transient Object[] elementData;
//arrayList的大小
private int size;那么ArrayList底层数据结构是什么呢？
很明显，使用动态再分配的Object[]数组作为ArrayList底层数据结构了，既然是使用数组实现的，那么数组特点就能说明为什么ArrayList查询快而增删慢？
因为数组是根据下标查询不需要比较，查询方式为：首地址＋（元素长度＊下标），基于这个位置读取相应的字节数就可以了，所以非常快；但是增删会带来元素的移动，增加数据会向后移动，删除数据会向前移动，导致其效率比较低。
Collection类型的构造器//带有初始化容量的构造方法
public ArrayList(int initialCapacity) {
//参数大于0，elementData初始化为initialCapacity大小的数组
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
//参数小于0，elementData初始化为空数组
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
//参数小于0，抛出异常
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
//无参构造方法
public ArrayList() {
//在1.7以后的版本，先构造方法中将elementData初始化为空数组DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
//当调用add方法添加第一个元素的时候，会进行扩容,扩容至大小为DEFAULT_CAPACITY=10
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}那么ArrayList默认大小是多少？
从无参构造方法中可以看出，一开始默认为一个空的实例elementData为上面的DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，当添加第一个元素的时候会进行扩容，扩容大小就是上面的默认容量DEFAULT_CAPACITY为10
boolean add(E)：默认直接在末尾添加元素void add(int，E)：在特定位置添加元素，也就是插入元素boolean addAll(Collection<? extends E> c)：添加集合boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)：在指定位置后添加集合public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}通过ensureCapacityInternal方法为确定容量大小方法。在添加元素之前需要确定数组是否能容纳下，size是数组中元素个数，添加一个元素size+1。然后再数组末尾添加元素。
其中，ensureCapacityInternal方法包含了ArrayList扩容机制grow方法，当前容量无法容纳下数据时1.5倍扩容，进行：
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//判断当前的数组是否为默认设置的空数据，是否取出最小容量
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
//包括扩容机制grow方法
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
//记录着集合的修改次数，也就每次add或者remove它的值都会加1
modCount++;
//当前容量容纳不下数据时（下标超过时），ArrayList扩容机制：扩容原来的1.5倍
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
//ArrayList扩容机制：扩容原来的1.5倍
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);
}ArrayList是如何扩容的？
根据当前的容量容纳不下新增数据时，ArrayList会调用grow进行扩容：
//相当于int newCapacity = oldCapacity + oldCapacity/2
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);扩容原来的1.5倍。
public void add(int index, E element) {
//检查index也就是插入的位置是否合理,是否存在数组越界
rangeCheckForAdd(index);
//机制和boolean add(E)方法一样
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}elementData中每个元素都赋值为null，等待垃圾回收将这个给回收掉，public E remove(int index) {
//检查下标是否超出数组长度，造成数组越界
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
//算出数组需要移动的元素数量
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
//数组数据迁移，这样会导致删除数据时，效率会慢
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//将--size上的位置赋值为null，让gc(垃圾回收机制)更快的回收它。
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
//返回删除的元素
return oldValue;
}为什么说ArrayList删除元素效率低？
因为删除数据需要将数据后面的元素数据迁移到新增位置的后面，这样导致性能下降很多，效率低。
public boolean remove(Object o) {
//如果需要删除数据为null时，会让数据重新排序，将null数据迁移到数组尾端
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
//删除数据，并迁移数据
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
//循环删除数组中object对象的值，也需要数据迁移
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}可以看出，arrayList是可以存放null值。
LinkedList是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表。它也可以被当做堆栈、队列或双端队列进行使用，而且LinkedList也为非线程安全， jdk1.6使用的是一个带有?header节头结点的双向循环链表， 头结点不存储实际数据 ，在1.6之后，就变更使用两个节点first、last指向首尾节点。
//链表节点的个数
transient int size = 0;
//链表首节点
transient Node<E> first;
//链表尾节点
transient Node<E> last;
//Node节点内部类定义
private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}一旦变量被transient修饰，变量将不再是对象持久化的一部分，该变量内容在序列化后无法获得访问
无参构造函数， 默认构造方法声明也不做，first和last节点会被默认初始化为null。
*
/** Constructs an empty list. \*/*
public LinkedList() {}
由于LinkedList由双向链表作为底层数据结构，因此其插入无非由三大种
add(E e)、addLast(E e)、addAll(Collection<? extends E> c)addFirst(E e)中插：?add(int index, E element)
可以从源码看出，在链表首尾添加元素很高效，在中间添加元素比较低效，首先要找到插入位置的节点，在修改前后节点的指针。
//常用的添加元素方法
public boolean add(E e) {
//使用尾插法
linkLast(e);
return true;
}
//在链表尾部添加元素
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
//在链表尾端添加元素
void linkLast(E e) {
//尾节点
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
//判断是否是第一个添加的元素
//如果是将新节点赋值给last
//如果不是把原首节点的prev设置为新节点
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
//将集合修改次数加1
modCount++;
}
public void addFirst(E e) {
//在链表头插入指定元素
linkFirst(e);
}
private void linkFirst(E e) {
//获取头部元素,首节点
final Node<E> f = first;
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
first = newNode;
//链表头部为空，（也就是链表为空）
//插入元素为首节点元素
// 否则就更新原来的头元素的prev为新元素的地址引用
if (f == null)
last = newNode;
else
f.prev = newNode;
//
size++;
modCount++;
}当index不为首尾的的时候，实际就在链表中间插入元素。
// 作用：在指定位置添加元素
public void add(int index, E element) {
// 检查插入位置的索引的合理性
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
// 插入的情况是尾部插入的情况：调用linkLast（）。
linkLast(element);
else
// 插入的情况是非尾部插入的情况（中间插入）：linkBefore
linkBefore(element, node(index));
}
private void checkPositionIndex(int index) {
if (!isPositionIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private boolean isPositionIndex(int index) {
return index >= 0 && index <= size;
}
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
final Node<E> pred = succ.prev; // 得到插入位置元素的前继节点
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ); // 创建新节点，其前继节点是succ的前节点，后接点是succ节点
succ.prev = newNode; // 更新插入位置（succ）的前置节点为新节点
if (pred == null)
// 如果pred为null，说明该节点插入在头节点之前，要重置first头节点
first = newNode;
else
// 如果pred不为null，那么直接将pred的后继指针指向newNode即可
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}删除和插入一样，其实本质也是只有三大种方式，
removeFirst()removeLast()删除中间节点 ：remove(Object o)、remove(int index)
在首尾节点删除很高效，删除中间元素比较低效要先找到节点位置，再修改前后指针指引。
remove(int index)和remove(Object o)都是使用删除指定节点的unlink删除元素
public boolean remove(Object o) {
//因为LinkedList允许存在null，所以需要进行null判断
if (o == null) {
//从首节点开始遍历
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
//调用unlink方法删除指定节点
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
//删除指定位置的节点，其实和上面的方法差不多
//通过node方法获得指定位置的节点，再通过unlink方法删除
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
//删除指定节点
E unlink(Node<E> x) {
//获取x节点的元素，以及它上一个节点，和下一个节点
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
//如果x的上一个节点为null，说明是首节点，将x的下一个节点设置为新的首节点
//否则将x的上一节点设置为next，将x的上一节点设为null
if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
//如果x的下一节点为null，说明是尾节点，将x的上一节点设置新的尾节点
//否则将x的上一节点设置x的上一节点，将x的下一节点设为null
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
//将x节点的元素值设为null，等待垃圾收集器收集
x.item = null;
//链表节点个数减1
size--;
//将集合修改次数加1
modCount++;
//返回删除节点的元素值
return element;
}//删除首节点
public E remove() {
return removeFirst();
}
//删除首节点
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
//如果首节点为null，说明是空链表，抛出异常
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
//删除首节点
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
//首节点的元素值
final E element = f.item;
//首节点的下一节点
final Node<E> next = f.next;
//将首节点的元素值和下一节点设为null，等待垃圾收集器收集
f.item = null;
f.next = null; // help GC
//将next设置为新的首节点
first = next;
//如果next为null，说明说明链表中只有一个节点，把last也设为null
//否则把next的上一节点设为null
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
//链表节点个数减1
size--;
//将集合修改次数加1
modCount++;
//返回删除节点的元素值
return element;
} //删除尾节点
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
//如果首节点为null，说明是空链表，抛出异常
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
private E unlinkLast(Node<E> l) {
//尾节点的元素值
final E element = l.item;
//尾节点的上一节点
final Node<E> prev = l.prev;
//将尾节点的元素值和上一节点设为null，等待垃圾收集器收集
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
//将prev设置新的尾节点
last = prev;
//如果prev为null，说明说明链表中只有一个节点，把first也设为null
//否则把prev的下一节点设为null
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
//链表节点个数减1
size--;
//将集合修改次数加1
modCount++;
//返回删除节点的元素值
return element;
}其他方法也是类似的，比如查询方法?LinkedList提供了get、getFirst、getLast等方法获取节点元素值。
modCount属性代表为结构性修改（ 改变list的size大小、以其他方式改变他导致正在进行迭代时出现错误的结果）的次数，该属性被Iterator以及ListIterator的实现类所使用，且很多非线程安全使用modCount属性。
? 初始化迭代器时会给这个modCount赋值，如果在遍历的过程中，一旦发现这个对象的modCount和迭代器存储的modCount不一样，Iterator或者ListIterator?将抛出ConcurrentModificationException异常，
这是jdk在面对迭代遍历的时候为了避免不确定性而采取的 fail-fast（快速失败）原则：
在线程不安全的集合中，如果使用迭代器的过程中，发现集合被修改，会抛出ConcurrentModificationExceptions错误，这就是fail-fast机制。对集合进行结构性修改时，modCount都会增加，在初始化迭代器时，modCount的值会赋给expectedModCount，在迭代的过程中，只要modCount改变了，int expectedModCount = modCount等式就不成立了，迭代器检测到这一点，就会抛出错误：urrentModificationExceptions。
区别：
ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList是基于链表结构。get和set方法查询元素，ArrayList要优于LinkedList，因为LinkedList循环链表寻找元素。add和remove，LinkedList比较高效，因为ArrayList要移动数据。优缺点：
ArrayList和LinkedList而言，在末尾增加一个元素所花的开销都是固定的。对ArrayList而言，主要是在内部数组中增加一项，指向所添加的元素，偶尔可能会导致对数组重新进行分配；而对LinkedList而言，这个开销是 统一的，分配一个内部Entry对象。ArrayList集合中添加或者删除一个元素时，当前的列表移动元素后面所有的元素都会被移动。而LinkedList集合中添加或者删除一个元素的开销是固定的。LinkedList集合不支持 高效的随机随机访问（RandomAccess），因为可能产生二次项的行为。ArrayList的空间浪费主要体现在在list列表的结尾预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗相当的空间应用场景:
ArrayList使用在查询比较多，但是插入和删除比较少的情况，而LinkedList用在查询比较少而插入删除比较多的情况
去年去阿里面试，被问到ArrayList和LinkedList，我是这样回答的！
原文：https://blog.51cto.com/14801695/2505630