ArrayList和LinkedList的區別

 

ArrayList和Vector使用了數組的實現，能夠認爲ArrayList或者Vector封裝了對內部數組的操做，好比向數組中添加，刪除，插入新的元素或者數據的擴展和重定向。

LinkedList使用了循環雙向鏈表數據結構。與基於數組ArrayList相比，這是兩種大相徑庭的實現技術，這也決定了它們將適用於徹底不一樣的工做場景。

LinkedList鏈表由一系列表項鍊接而成。一個表項老是包含3個部分：元素內容，前驅表和後驅表，如圖所示：

在下圖展現了一個包含3個元素的LinkedList的各個表項間的鏈接關係。在JDK的實現中，不管LikedList是否爲空，鏈表內部都有一個header表項，它既表示鏈表的開始，也表示鏈表的結尾。表項header的後驅表項即是鏈表中第一個元素，表項header的前驅表項即是鏈表中最後一個元素。

 

下面以增長和刪除元素爲例比較ArrayList和LinkedList的不一樣之處：

（1）增長元素到列表尾端：

在ArrayList中增長元素到隊列尾端的代碼以下：

 

public boolean add(E e){
   ensureCapacity(size+1);//確保內部數組有足夠的空間
   elementData[size++]=e;//將元素加入到數組的末尾，完成添加
   return true;      
} 

 ArrayList中add()方法的性能決定於ensureCapacity()方法。ensureCapacity()的實現以下：

public vod ensureCapacity(int minCapacity){
modCount++;
int oldCapacity=elementData.length;
if(minCapacity>oldCapacity){ //若是數組容量不足，進行擴容
Object[] oldData=elementData;
int newCapacity=(oldCapacity*3)/2+1; //擴容到原始容量的1.5倍
if(newCapacitty<minCapacity) //若是新容量小於最小須要的容量，則使用最小
//須要的容量大小
newCapacity=minCapacity ; //進行擴容的數組複製
elementData=Arrays.copyof(elementData,newCapacity);
}
}

能夠看到，只要ArrayList的當前容量足夠大，add()操做的效率很是高的。只有當ArrayList對容量的需求超出當前數組大小時，才須要進行擴容。擴容的過程當中，會進行大量的數組複製操做。而數組複製時，最終將調用System.arraycopy()方法，所以add()操做的效率仍是至關高的。

LinkedList 的add()操做實現以下，它也將任意元素增長到隊列的尾端：

public boolean add(E e){
   addBefore(e,header);//將元素增長到header的前面
   return true;
}

 

其中addBefore()的方法實現以下：

private Entry<E> addBefore(E e,Entry<E> entry){
     Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e,entry,entry.previous);
     newEntry.provious.next=newEntry;
     newEntry.next.previous=newEntry;
     size++;
     modCount++;
     return newEntry;
}

 

可見，LinkeList因爲使用了鏈表的結構，所以不須要維護容量的大小。從這點上說，它比ArrayList有必定的性能優點，然而，每次的元素增長都須要新建一個Entry對象，並進行更多的賦值操做。在頻繁的系統調用中，對性能會產生必定的影響。

（2）增長元素到列表任意位置

除了提供元素到List的尾端，List接口還提供了在任意位置插入元素的方法：void add(int index,E element);

因爲實現的不一樣，ArrayList和LinkedList在這個方法上存在必定的性能差別，因爲ArrayList是基於數組實現的，而數組是一塊連續的內存空間，若是在數組的任意位置插入元素，必然致使在該位置後的全部元素須要從新排列，所以，其效率相對會比較低。

如下代碼是ArrayList中的實現：

public void add(int index,E element){
   if(index>size||index<0)
      throw new IndexOutOfBoundsException(
        "Index:"+index+",size: "+size);
         ensureCapacity(size+1);
         System.arraycopy(elementData,index,elementData,index+1,size-index);
         elementData[index] = element;
         size++;
}

 

能夠看到每次插入操做，都會進行一次數組複製。而這個操做在增長元素到List尾端的時候是不存在的，大量的數組重組操做會致使系統性能低下。而且插入元素在List中的位置越是靠前，數組重組的開銷也越大。

而LinkedList此時顯示了優點：

public void add(int index,E element){
   addBefore(element,(index==size?header:entry(index)));
}

 

可見，對LinkedList來講，在List的尾端插入數據與在任意位置插入數據是同樣的，不會由於插入的位置靠前而致使插入的方法性能下降。

（3）刪除任意位置元素

對於元素的刪除，List接口提供了在任意位置刪除元素的方法：

 

public E remove(int index);

對ArrayList來講，remove()方法和add()方法是雷同的。在任意位置移除元素後，都要進行數組的重組。ArrayList的實現以下：

public E remove(int index){
   RangeCheck(index);
   modCount++;
   E oldValue=(E) elementData[index];
  int numMoved=size-index-1;
  if(numMoved>0)
     System.arraycopy(elementData,index+1,elementData,index,numMoved);
     elementData[--size]=null;
     return oldValue;
}

 

 

能夠看到，在ArrayList的每一次有效的元素刪除操做後，都要進行數組的重組。而且刪除的位置越靠前，數組重組時的開銷越大。

public E remove(int index){
  return remove(entry(index));         
}
private Entry<E> entry(int index){
  if(index<0 || index>=size)
      throw new IndexOutBoundsException("Index:"+index+",size:"+size);
      Entry<E> e= header;
      if(index<(size>>1)){//要刪除的元素位於前半段
         for(int i=0;i<=index;i++)
             e=e.next;
     }else{
         for(int i=size;i>index;i--)
             e=e.previous;
     }
         return e;
}

 

在LinkedList的實現中，首先要經過循環找到要刪除的元素。若是要刪除的位置處於List的前半段，則從前日後找；若其位置處於後半段，則從後往前找。所以不管要刪除較爲靠前或者靠後的元素都是很是高效的；但要移除List中間的元素卻幾乎要遍歷完半個List，在List擁有大量元素的狀況下，效率很低。

（4）容量參數

容量參數是ArrayList和Vector等基於數組的List的特有性能參數。它表示初始化的數組大小。當ArrayList所存儲的元素數量超過其已有大小時。它便會進行擴容，數組的擴容會致使整個數組進行一次內存複製。所以合理的數組大小有助於減小數組擴容的次數，從而提升系統性能。

public  ArrayList(){
  this(10);  
}
public ArrayList (int initialCapacity){
   super();
   if(initialCapacity<0)
       throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity:"+initialCapacity)
      this.elementData=new Object[initialCapacity];
}

 

ArrayList提供了一個能夠制定初始數組大小的構造函數：

public ArrayList(int initialCapacity)

 

現以構造一個擁有100萬元素的List爲例，當使用默認初始化大小時，其消耗的相對時間爲125ms左右，當直接制定數組大小爲100萬時，構造相同的ArrayList僅相對耗時16ms。

（5）遍歷列表

遍歷列表操做是最經常使用的列表操做之一，在JDK1.5以後，至少有3中經常使用的列表遍歷方式：forEach操做，迭代器和for循環。

String tmp;
long start=System.currentTimeMills();    //ForEach 
for(String s:list){
    tmp=s;
}
System.out.println("foreach spend:"+(System.currentTimeMills()-start));
start = System.currentTimeMills();
for(Iterator<String> it=list.iterator();it.hasNext();){    
   tmp=it.next();
}
System.out.println("Iterator spend;"+(System.currentTimeMills()-start));
start=System.currentTimeMills();
int size=;list.size();
for(int i=0;i<size;i++){                     
    tmp=list.get(i);
}
System.out.println("for spend;"+(System.currentTimeMills()-start));

 

構造一個擁有100萬數據的ArrayList和等價的LinkedList，使用以上代碼進行測試，測試結果的相對耗時以下表所示： 

能夠看到，最簡便的ForEach循環並無很好的性能表現，綜合性能不如普通的迭代器，而是用for循環經過隨機訪問遍歷列表時，ArrayList表項很好，可是LinkedList的表現卻沒法讓人接受，甚至沒有辦法等待程序的結束。這是由於對LinkedList進行隨機訪問時，總會進行一次列表的遍歷操做。性能很是差，應避免使用。

參考連接：https://www.cnblogs.com/sierrajuan/p/3639353.html