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面试官：ArrayList 怎么序列化的？ 为什么用 transient 修饰数组？
ArrayList 的序列化机制与 transient 修饰数组的深层原因
一、ArrayList 的序列化实现
Java 的序列化机制默认会序列化对象的 所有非 transient 字段。但 ArrayList 的内部实现中，存储元素的数组 elementData 被 transient 修饰，这意味着它不会被默认序列化。
为了解决这个问题，ArrayList 自定义了序列化逻辑，仅序列化实际存储的元素，而不是整个数组。以下是关键步骤：
1. 自定义 writeObject 方法
ArrayList 通过重写 writeObject 方法，手动控制序列化过程：
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)throws java.io.IOException {// 1. 写入默认的非transient字段（如size、modCount）s.defaultWriteObject(); // 2. 写入数组的实际容量（可能大于size）s.writeInt(size); // 3. 仅序列化有效元素（从0到size-1），跳过未使用的数组槽位for (int i=0; i<size; i++) {s.writeObject(elementData[i]);}
}
- 优化点：避免序列化整个
elementData数组（可能包含未使用的null值），减少序列化后的数据大小。
2. 自定义 readObject 方法
反序列化时，ArrayList 通过 readObject 方法重建数组：
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {// 1. 读取默认的非transient字段elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;s.defaultReadObject();// 2. 读取实际元素数量（size）s.readInt();if (size > 0) {// 3. 根据size创建新数组（避免预分配多余空间）elementData = new Object[size];// 4. 逐个读取元素，填充数组for (int i=0; i<size; i++) {elementData[i] = s.readObject();}}
}
- 优化点：反序列化后，
elementData的容量严格等于size，避免空间浪费。
二、为什么用 transient 修饰 elementData 数组？
transient 关键字的作用是 阻止字段被默认序列化。ArrayList 使用 transient 修饰 elementData 的原因主要有以下几点：
1. 避免序列化冗余数据
- 问题背景：
ArrayList的elementData数组长度通常大于当前元素数量（size）。例如，初始容量为 10，但仅存储了 5 个元素时，剩余的 5 个槽位为null。 - 直接序列化的后果：
如果直接序列化整个数组，会写入大量无效的null值，显著增加序列化后的数据大小（尤其在大容量集合中）。
2. 减少网络传输与存储开销
- 自定义序列化的优势：
通过仅序列化有效元素（0到size-1），数据量减少到最小。例如：ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(100); list.add(1); list.add(2);- 默认序列化：写入长度为 100 的数组（含 98 个
null）。 - 自定义序列化：仅写入 2 个有效元素。
- 默认序列化：写入长度为 100 的数组（含 98 个
3. 避免反序列化后的空间浪费
- 默认反序列化的问题：
如果直接反序列化整个数组，重建后的elementData可能包含大量未使用的空间（例如容量 100，但实际仅需 2 个元素）。 - 自定义反序列化的优化：
反序列化时，根据size创建容量精确等于元素数量的数组，确保内存高效利用。
三、对比默认序列化与自定义序列化
| 场景 | 默认序列化（无 transient） | 自定义序列化（transient + writeObject） |
|---|---|---|
| 序列化数据大小 | 包含未使用槽位的 null，数据量大 | 仅包含有效元素，数据量小 |
| 反序列化后数组容量 | 与序列化前一致（可能远大于实际元素数量） | 等于元素数量（size） |
| 网络传输效率 | 低（传输冗余数据） | 高（仅传输有效数据） |
| 内存占用 | 可能浪费内存（未使用的数组槽位） | 严格按需分配内存 |
四、源码示例解析
以 ArrayList 的 writeObject 和 readObject 为例，进一步理解设计思想：
// ArrayList.java
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {// 存储元素的数组，被transient修饰transient Object[] elementData;// 自定义序列化逻辑private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)throws java.io.IOException {s.defaultWriteObject(); // 写入非transient字段（如size）s.writeInt(size); // 写入元素数量for (int i=0; i<size; i++) {s.writeObject(elementData[i]); // 仅写入有效元素}}// 自定义反序列化逻辑private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;s.defaultReadObject(); // 读取非transient字段（如size）int capacity = s.readInt(); // 读取元素数量if (capacity > 0) {elementData = new Object[capacity]; // 创建精确容量的数组for (int i=0; i<capacity; i++) {elementData[i] = s.readObject(); // 填充元素}}}
}
五、🌶️
- 为什么用
transient：
避免序列化elementData中的冗余数据（未使用的null槽位），显著优化序列化后的数据大小和传输效率。 - 如何实现序列化：
通过重写writeObject和readObject，仅序列化有效元素，并在反序列化时按需重建数组。 - 设计思想：
在保持集合功能的前提下，通过精细控制序列化过程，实现空间与性能的最优平衡。
