ArrayListを使用する利点について

Question

現在Java Silverの勉強をしています。
白本と黒本を使っており、両者で同じ問題にもかかわらず、答えが違う問題がありました。

出版社の正誤表にもその点が記載されておらず、また解説を見てもどちらも全うなことを言っているので
みなさんに伺いたいと思い投稿しました。
**どちらが正解でしょうか？**あるいは
問題が良くなく、解釈によってはどちらとも正解ととれる問題なのでしょうか？

本題ですが、
その問題とは以下です。

＜白本 問題＞
ArrayListを使用する利点は以下のどれですか。２つ選択してください。

A. メモリ消費を節約できる。
B. コレクションAPIを実装している
C. スレッドセーフである
D. リストの要素数に応じて動的にサイズを変更できる

＜黒本 問題＞
ソフトウェア開発において配列ではなくArrayListを使用すると、どのようなメリットがあるか。２つ選択してください。

A. メモリ使用量が少なくなる。
B. コレクションAPIが実装される
C. マルチスレッドセーフになる
D. リストの要素数に応じて動的にサイズが変化する

＜白本 答え＞
A D

＜黒本 答え＞
B D

＜白本 解説＞
Aの理由：配列では、宣言時にあらかじめ要素数を決めておく必要があり、場合によってはメモリ領域を無駄に確保する可能性があります。したがって正解です。

Bでない理由：ArrayListはコレクションAPIですが、ArrayListの利点というわけではありません。したがって不正解です。

＜黒本 解説＞
Aでない理由：ArrayListは、要素のあるなしにかかわらず、バッファ（空き）を持っています。要素を次々と追加していって空きが少なくなると、自動的にバッファを作ります。そのため、要素数をあらかじめ決まっている配列に比べれば、余分にメモリを使ってしまうことになります。したがって不正解です。

Bの理由：Javaの標準クラスライブラリには、ArrayListのほかにも配列の代わりにたくさんのインスタンスを管理するための便利なクラスがいくつも用意されています。これらのクラスの利用法を定めたインタフェースも用意されており、インタフェースに定められたAPIを理解していれば、共通した方法でこれらのクラスを扱えるようにもなっています。このようなインタフェース群をひとまとめにして「コレクションAPI」と呼びます。ArrayListは、java.util.ListインタフェースというコレクションAPIを実装したクラスです。したがって正解です。

問題のニュアンスが微妙にちがう可能性もあるので両者の問題を載せました。
私はほぼ同内容だと思っています。

両者とも間違ったことは言っていないので私には判断しかねます。
わかる方がいらっしゃいましたらご意見をいただきたいと思います。
もしくは悪問で解釈のしようによると、どちらも正解といえるといったオチでしょうか。
もしわかるかたがいらっしゃればお願いします。

本の内容を載せることは気が引けますが、私以外の同内容で悩んでいる人の助けになったり、
この問題の改善にも繋がったりすると思い、このような形で投稿させて頂きました。

Answer 1

ArrayListは確かに要素の有無に関わらず、事前に領域を確保します。
その確保した領域を超えるとまた要素数を一定量増やします。
なので、昔コーディング規約見た事がありますが、初期要素数が予め分かっている場合は、

new ArrayList<String>(100);

のように要素数を指定して確保するのが良いそうです。
こういった動きをするので「メモリ消費を節約出来る」とは言い切れないと思います。

Answer 2

一般論で言うと、どちらの選択肢Ａも、言っていることがあいまいなので、どちらも必ずしも正しくないと思います。

どのような場合に「メモリー使用量が少ない」「メモリー消費を節約できる」なのかを定義していないので、定義によっては正しいといえたり言えなかったりします。

ほとんど解説のところと言っていることは同じですが、このようにも説明できます。

• 1バイトの無駄も避けたいなら配列を使いたいけれど、最初に要素数が決まってなければ配列の要素数を多めにとるか、サイズが足りなくなったときに新しい配列を作るので結局無駄が発生する
• ArrayListは、バッファーは1バイトずつ拡張するのは無駄がある（配列を新しく作ってコピーする必要がありこれを1バイトずつするのは効率が悪い）ので、要素数に余裕を持たせるようにしており、その点ではメモリーの無駄遣いとも言える

直接は関係ありませんが、どちらかを選ぶ理由としてはほかにも観点があって、ジェネリクスでは配列を使った場合に問題があり、コレクションを使うことが推奨されていたりします。

結局のところ、資格試験の出題者の考えに依存する話であり、どちらが正解というのは難しそうですね。
私には試験のことは知識も経験も無いので、傾向などを推測することもかないませんが。

Answer 3

通常、ArrayListを使う場合には、（ArrayListにしかない機能を使う状況でなければ）以下のように宣言します。

List<String> list = new ArrayList<String>();

このようにしておけば、もし何かで中身の実装をArrayListから入れ替える必要が出たとしても、この宣言さえ入れ替えてしまえば、高速な実装・省メモリな実装など、どんなListでも使うことができます。これが配列にない大きなメリットです。

省メモリかどうかは、状況依存なので一概には言えません。