java集合框架05——ArrayList和LinkedList的区别

2022-01-04 08:07:59

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前面已经学习完了List部分的源码，主要是ArrayList和LinkedList两部分内容，这一节主要总结下List部分的内容。

List概括

        先来回顾一下List在Collection中的的框架图：

java集合框架05——ArrayList和LinkedList的区别

    从图中我们可以看出：

        1. List是一个接口，它继承与Collection接口，代表有序的队列。

        2. AbstractList是一个抽象类，它继承与AbstractCollection。AbstractList实现了List接口中除了size()、get(int location)之外的方法。

        3. AbstractSequentialList是一个抽象类，它继承与AbstrctList。AbstractSequentialList实现了“链表中，根据index索引值操作链表的全部方法”。

        4. ArrayList、LinkedList、Vector和Stack是List的四个实现类，其中Vector是基于JDK1.0，虽然实现了同步，但是效率低，已经不用了，Stack继承与Vector，所以不再赘述。

        5. LinkedList是个双向链表，它同样可以被当作栈、队列或双端队列来使用。

ArrayList和LinkedList区别

    我们知道，通常情况下，ArrayList和LinkedList的区别有以下几点：

        1. ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，而LinkedList是基于链表的数据结构；

        2. 对于随机访问get和set，ArrayList要优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针；

       3. 对于添加和删除操作add和remove，一般大家都会说LinkedList要比ArrayList快，因为ArrayList要移动数据。但是实际情况并非这样，对于添加或删除，LinkedList和ArrayList并不能明确说明谁快谁慢，下面会详细分析。

        我们结合之前分析的源码，来看看为什么是这样的：

        ArrayList中的随机访问、添加和删除部分源码如下：

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  1. //获取index位置的元素值  
  2. public E get(int index) {  
  3.     rangeCheck(index); //首先判断index的范围是否合法  
  4.   
  5.     return elementData(index);  
  6. }  
  7.   
  8. //将index位置的值设为element，并返回原来的值  
  9. public E set(int index, E element) {  
  10.     rangeCheck(index);  
  11.   
  12.     E oldValue = elementData(index);  
  13.     elementData[index] = element;  
  14.     return oldValue;  
  15. }  
  16.   
  17. //将element添加到ArrayList的指定位置  
  18. public void add(int index, E element) {  
  19.     rangeCheckForAdd(index);  
  20.   
  21.     ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!  
  22.     //将index以及index之后的数据复制到index+1的位置往后，即从index开始向后挪了一位  
  23.     System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,  
  24.                      size - index);   
  25.     elementData[index] = element; //然后在index处插入element  
  26.     size++;  
  27. }  
  28.   
  29. //删除ArrayList指定位置的元素  
  30. public E remove(int index) {  
  31.     rangeCheck(index);  
  32.   
  33.     modCount++;  
  34.     E oldValue = elementData(index);  
  35.   
  36.     int numMoved = size - index - 1;  
  37.     if (numMoved > 0)  
  38.         //向左挪一位，index位置原来的数据已经被覆盖了  
  39.         System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,  
  40.                          numMoved);  
  41.     //多出来的最后一位删掉  
  42.     elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work  
  43.   
  44.     return oldValue;  
  45. }  
    LinkedList中的随机访问、添加和删除部分源码如下：

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  1. //获得第index个节点的值  
  2. public E get(int index) {  
  3.     checkElementIndex(index);  
  4.     return node(index).item;  
  5. }  
  6.   
  7. //设置第index元素的值  
  8. public E set(int index, E element) {  
  9.     checkElementIndex(index);  
  10.     Node<E> x = node(index);  
  11.     E oldVal = x.item;  
  12.     x.item = element;  
  13.     return oldVal;  
  14. }  
  15.   
  16. //在index个节点之前添加新的节点  
  17. public void add(int index, E element) {  
  18.     checkPositionIndex(index);  
  19.   
  20.     if (index == size)  
  21.         linkLast(element);  
  22.     else  
  23.         linkBefore(element, node(index));  
  24. }  
  25.   
  26. //删除第index个节点  
  27. public E remove(int index) {  
  28.     checkElementIndex(index);  
  29.     return unlink(node(index));  
  30. }  
  31.   
  32. //定位index处的节点  
  33. Node<E> node(int index) {  
  34.     // assert isElementIndex(index);  
  35.     //index<size/2时，从头开始找  
  36.     if (index < (size >> 1)) {  
  37.         Node<E> x = first;  
  38.         for (int i = 0; i < index; i++)  
  39.             x = x.next;  
  40.         return x;  
  41.     } else { //index>=size/2时，从尾开始找  
  42.         Node<E> x = last;  
  43.         for (int i = size - 1; i > index; i--)  
  44.             x = x.prev;  
  45.         return x;  
  46.     }  
  47. }  
        从源码可以看出，ArrayList想要get(int index)元素时，直接返回index位置上的元素，而LinkedList需要通过for循环进行查找，虽然LinkedList已经在查找方法上做了优化，比如index < size / 2，则从左边开始查找，反之从右边开始查找，但是还是比ArrayList要慢。这点是毋庸置疑的。
        ArrayList想要在指定位置插入或删除元素时，主要耗时的是System.arraycopy动作，会移动index后面所有的元素；LinkedList主耗时的是要先通过for循环找到index，然后直接插入或删除。这就导致了两者并非一定谁快谁慢，下面通过一个测试程序来测试一下两者插入的速度：

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  1. import java.util.ArrayList;    
  2. import java.util.Collections;    
  3. import java.util.LinkedList;    
  4. import java.util.List;    
  5. /* 
  6.  * @description 测试ArrayList和LinkedList插入的效率 
  7.  * @eson_15      
  8.  */  
  9. public class ArrayOrLinked {    
  10.     static List<Integer> array=new ArrayList<Integer>();    
  11.     static List<Integer> linked=new LinkedList<Integer>();    
  12.     
  13.     public static void main(String[] args) {    
  14.     
  15.         //首先分别给两者插入10000条数据  
  16.         for(int i=0;i<10000;i++){    
  17.             array.add(i);    
  18.             linked.add(i);    
  19.         }    
  20.         //获得两者随机访问的时间  
  21.         System.out.println("array time:"+getTime(array));    
  22.         System.out.println("linked time:"+getTime(linked));    
  23.         //获得两者插入数据的时间  
  24.         System.out.println("array insert time:"+insertTime(array));    
  25.         System.out.println("linked insert time:"+insertTime(linked));    
  26.     
  27.     }    
  28.     public static long getTime(List<Integer> list){    
  29.         long time=System.currentTimeMillis();    
  30.         for(int i = 0; i < 10000; i++){    
  31.             int index = Collections.binarySearch(list, list.get(i));    
  32.             if(index != i){    
  33.                 System.out.println("ERROR!");    
  34.             }    
  35.         }    
  36.         return System.currentTimeMillis()-time;    
  37.     }    
  38.       
  39.     //插入数据  
  40.     public static long insertTime(List<Integer> list){   
  41.         /* 
  42.          * 插入的数据量和插入的位置是决定两者性能的主要方面， 
  43.          * 我们可以通过修改这两个数据，来测试两者的性能 
  44.          */  
  45.         long num = 10000; //表示要插入的数据量  
  46.         int index = 1000; //表示从哪个位置插入  
  47.         long time=System.currentTimeMillis();    
  48.         for(int i = 1; i < num; i++){    
  49.             list.add(index, i);       
  50.         }    
  51.         return System.currentTimeMillis()-time;    
  52.             
  53.     }    
  54.     
  55. }    
        主要有两个因素决定他们的效率，插入的数据量和插入的位置。我们可以在程序里改变这两个因素来测试它们的效率。

        当数据量较小时，测试程序中，大约小于30的时候，两者效率差不多，没有显著区别；当数据量较大时，大约在容量的1/10处开始，LinkedList的效率就开始没有ArrayList效率高了，特别到一半以及后半的位置插入时，LinkedList效率明显要低于ArrayList，而且数据量越大，越明显。比如我测试了一种情况，在index=1000的位置(容量的1/10)插入10000条数据和在index=5000的位置以及在index=9000的位置插入10000条数据的运行时间如下：

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  1. 在index=1000出插入结果：  
  2. array time:4  
  3. linked time:240  
  4. array insert time:20  
  5. linked insert time:18  
  6.   
  7. 在index=5000处插入结果：  
  8. array time:4  
  9. linked time:229  
  10. array insert time:13  
  11. linked insert time:90  
  12.   
  13. 在index=9000处插入结果：  
  14. array time:4  
  15. linked time:237  
  16. array insert time:7  
  17. linked insert time:92  
        从运行结果看，LinkedList的效率是越来越差。

        所以当插入的数据量很小时，两者区别不太大，当插入的数据量大时，大约在容量的1/10之前，LinkedList会优于ArrayList，在其后就劣与ArrayList，且越靠近后面越差。所以个人觉得，一般首选用ArrayList，由于LinkedList可以实现栈、队列以及双端队列等数据结构，所以当特定需要时候，使用LinkedList，当然咯，数据量小的时候，两者差不多，视具体情况去选择使用；当数据量大的时候，如果只需要在靠前的部分插入或删除数据，那也可以选用LinkedList，反之选择ArrayList反而效率更高。

        关于ArrayList和LinkedList的比较，就讨论这么多吧，如果有错误之处，请留言指正~


转载：http://blog.csdn.net/eson_15/article/details/51145788

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