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Java中ArrayList和LinkedList區(qū)別

一般大家都知道ArrayList和LinkedList的大致區(qū)別：

1.ArrayList是實(shí)現(xiàn)了基于動(dòng)態(tài)數(shù)組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，LinkedList基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

2.對(duì)于隨機(jī)訪問get和set，ArrayList覺得優(yōu)于LinkedList，因?yàn)長inkedList要移動(dòng)指針。

3.對(duì)于新增和刪除操作add和remove，LinedList比較占優(yōu)勢，因?yàn)锳rrayList要移動(dòng)數(shù)據(jù)。

ArrayList和LinkedList是兩個(gè)集合 類，用于存儲(chǔ)一系列的對(duì)象引用(references)。例如我們可以用ArrayList來存儲(chǔ)一系列的String或者Integer。那么 ArrayList和LinkedList在性能上有什么差別呢？什么時(shí)候應(yīng)該用ArrayList什么時(shí)候又該用LinkedList呢？

一．時(shí)間復(fù)雜度

首先一點(diǎn)關(guān)鍵的是，ArrayList的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是基于基礎(chǔ)的對(duì)象數(shù)組的，因此，它使用get方法訪問列表中的任意一個(gè)元素時(shí) (random access)，它的速度要比LinkedList快。LinkedList中的get方法是按照順序從列表的一端開始檢查，直到另外一端。對(duì) LinkedList而言，訪問列表中的某個(gè)指定元素沒有更快的方法了。

假設(shè)我們有一個(gè)很大的列表，它里面的元素已經(jīng)排好序了，這個(gè)列表可能是ArrayList類型的也可能是LinkedList類型的，現(xiàn)在我們對(duì)這個(gè)列表來進(jìn)行二分查找(binary search)，比較列表是ArrayList和LinkedList時(shí)的查詢速度，看下面的程序：

Java代碼

 
 
 
    
  
  
  
  1. package com.mangocity.test;  
    2. 
  
  
  
  2. import java.util.LinkedList;  
    3. 
  
  
  
  3. import java.util.List;  
    4. 
  
  
  
  4. import java.util.Random;  
    5. 
  
  
  
  5. import java.util.ArrayList;  
    6. 
  
  
  
  6. import java.util.Arrays;  
    7. 
  
  
  
  7. import java.util.Collections;  
    8. 
  
  
  
  8. public class TestList ...{  
    9. 
  
  
  
  9. public static final int N=50000;  
    10. 
  
  
  
  10. public static List values;  
    11. 
  
  
  
  11. static...{  
    12. 
  
  
  
  12. Integer vals[]=new Integer[N];  
    13. 
  
  
  
  13. Random r=new Random();  
    14. 
  
  
  
  14. for(int i=0,currval=0;i
  
  
  
  15. vals=new Integer(currval);  
    16. 
  
  
  
  16. currval+=r.nextInt(100)+1;  
    17. 
  
  
  
  17. }  
    18. 
  
  
  
  18. values=Arrays.asList(vals);  
    19. 
  
  
  
  19. }  
    20. 
  
  
  
  20. static long timeList(List lst)...{  
    21. 
  
  
  
  21. long start=System.currentTimeMillis();  
    22. 
  
  
  
  22. for(int i=0;i
  
  
  
  23. int index=Collections.binarySearch(lst, values.get(i));  
    24. 
  
  
  
  24. if(index!=i)  
    25. 
  
  
  
  25. System.out.println("***錯(cuò)誤***");  
    26. 
  
  
  
  26. }  
    27. 
  
  
  
  27. return System.currentTimeMillis()-start;  
    28. 
  
  
  
  28. }  
    29. 
  
  
  
  29. public static void main(String args[])...{  
    30. 
  
  
  
  30. System.out.println("ArrayList消耗時(shí)間："+timeList(new ArrayList(values)));  
    31. 
  
  
  
  31. System.out.println("LinkedList消耗時(shí)間："+timeList(new LinkedList(values)));  
    32. 
  
  
  
  32. }  
    33. 
  
  
  
  33. } 
    34.

我得到的輸出 是：ArrayList消耗時(shí)間：15

LinkedList消耗時(shí)間：2596

這個(gè)結(jié)果不是固定的，但是基本上ArrayList的時(shí)間要明顯小于LinkedList的時(shí)間。因此在這種情況下不宜用LinkedList。二分查找法使用的隨機(jī)訪問(random access)策略，而LinkedList是不支持快速的隨機(jī)訪問的。對(duì)一個(gè)LinkedList做隨機(jī)訪問所消耗的時(shí)間與這個(gè)list的大小是成比例的。而相應(yīng)的，在ArrayList中進(jìn)行隨機(jī)訪問所消耗的時(shí)間是固定的。

這是否表明ArrayList總是比LinkedList性能要好呢？這并不一定，在某些情況下LinkedList的表現(xiàn)要優(yōu)于ArrayList，有些算法在LinkedList中實(shí)現(xiàn)時(shí)效率更高。比方說，利用 Collections.reverse方法對(duì)列表進(jìn)行反轉(zhuǎn)時(shí)，其性能就要好些。

看這樣一個(gè)例子，加入我們有一個(gè)列表，要對(duì)其進(jìn)行大量的插入和刪除操作，在這種情況下 LinkedList就是一個(gè)較好的選擇。請(qǐng)看如下一個(gè)極端的例子，我們重復(fù)的在一個(gè)列表的開端插入一個(gè)元素：

Java代碼

 
 
 
    
  
  
  
  1. package com.mangocity.test;  
    2. 
  
  
  
  2. import java.util.*;  
    3. 
  
  
  
  3. public class ListDemo {  
    4. 
  
  
  
  4. static final int N=50000;  
    5. 
  
  
  
  5. static long timeList(List list){  
    6. 
  
  
  
  6. long start=System.currentTimeMillis();  
    7. 
  
  
  
  7. Object o = new Object();  
    8. 
  
  
  
  8. for(int i=0;i
  
  
  
  9. list.add(0, o);  
    10. 
  
  
  
  10. return System.currentTimeMillis()-start;  
    11. 
  
  
  
  11. }   
    12. 
  
  
  
  12. public static void main(String[] args) {  
    13. 
  
  
  
  13. System.out.println("ArrayList耗時(shí)："+timeList(new ArrayList()));  
    14. 
  
  
  
  14. System.out.println("LinkedList耗時(shí)："+timeList(new LinkedList()));  
    15. 
  
  
  
  15. }  
    16. 
  
  
  
  16. } 
    17.

這時(shí)我的輸出結(jié)果是：ArrayList耗時(shí)：2463

LinkedList耗時(shí)：15

這和前面一個(gè)例子的結(jié)果截然相反，當(dāng)一個(gè)元素被加到ArrayList的最開端時(shí)，所有已經(jīng)存在的元素都會(huì)后移，這就意味著數(shù)據(jù)移動(dòng)和復(fù)制上的開銷。相反的，將一個(gè)元素加到LinkedList的最開端只是簡單的未這個(gè)元素分配一個(gè)記錄，然后調(diào)整兩個(gè)連接。在 LinkedList的開端增加一個(gè)元素的開銷是固定的，而在ArrayList的開端增加一個(gè)元素的開銷是與ArrayList的大小成比例的。

二．空間復(fù)雜度

在LinkedList中有一個(gè)私有的內(nèi)部類，定義如下：

Java代碼

 
 
 
    
  
  
  
  1. private static class Entry {  
    2. 
  
  
  
  2. Object element;  
    3. 
  
  
  
  3. Entry next;  
    4. 
  
  
  
  4. Entry previous;  
    5. 
  
  
  
  5. } 
    6.

每個(gè)Entry對(duì)象 reference列表中的一個(gè)元素，同時(shí)還有在LinkedList中它的上一個(gè)元素和下一個(gè)元素。一個(gè)有1000個(gè)元素的LinkedList對(duì)象將有1000個(gè)鏈接在一起的Entry對(duì)象，每個(gè)對(duì)象都對(duì)應(yīng)于列表中的一個(gè)元素。這樣的話，在一個(gè)LinkedList結(jié)構(gòu)中將有一個(gè)很大的空間開銷，因?yàn)樗鎯?chǔ)這1000個(gè)Entity對(duì)象的相關(guān)信息。

ArrayList使用一個(gè)內(nèi)置的數(shù)組來存儲(chǔ)元素，這個(gè)數(shù)組的起始容量是10.當(dāng)數(shù)組需要增長時(shí)，新的容量按如下公式獲得：新容量=(舊容量*3)/2+1，也就是說每一次容量大概會(huì)增長50%。這就意味著，如果你有一個(gè)包含大量元素的ArrayList對(duì)象，那么最終將有很大的空間會(huì)被浪費(fèi)掉，這個(gè)浪費(fèi)是由ArrayList的工作方式本身造成的。如果沒有足夠的空間來存放新的元素，數(shù)組將不得不被重新進(jìn)行分配以便能夠增加新的元素。對(duì)數(shù)組進(jìn)行重新分配，將會(huì)導(dǎo)致性能急劇下降。如果我們知道一個(gè)ArrayList將會(huì)有多少個(gè)元素，我們可以通過構(gòu)造方法來指定容量。我們還可以通過trimToSize方法在ArrayList分配完畢之后去掉浪費(fèi)掉的空間。

三．總結(jié)

ArrayList和LinkedList在性能上各 有優(yōu)缺點(diǎn)，都有各自所適用的地方，總的說來可以描述如下：

1．對(duì)ArrayList和LinkedList而言，在列表末尾增加一個(gè)元素所花的開銷都是固定的。對(duì) ArrayList而言，主要是在內(nèi)部數(shù)組中增加一項(xiàng)，指向所添加的元素，偶爾可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)數(shù)組重新進(jìn)行分配；而對(duì)LinkedList而言，這個(gè)開銷是統(tǒng)一的，分配一個(gè)內(nèi)部Entry對(duì)象。

2．在ArrayList的 中間插入或刪除一個(gè)元素意味著這個(gè)列表中剩余的元素都會(huì)被移動(dòng)；而在LinkedList的中間插入或刪除一個(gè)元素的開銷是固定的。

3．LinkedList不 支持高效的隨機(jī)元素訪問。

4．ArrayList的空 間浪費(fèi)主要體現(xiàn)在在list列表的結(jié)尾預(yù)留一定的容量空間，而LinkedList的空間花費(fèi)則體現(xiàn)在它的每一個(gè)元素都需要消耗相當(dāng)?shù)目臻g

可以這樣說：當(dāng)操作是在一列數(shù)據(jù)的后面添加數(shù)據(jù)而不是在前面或中間,并且需要隨機(jī)地訪問其中的元素時(shí),使用ArrayList會(huì)提供比較好的性能；當(dāng)你的操作是在一列數(shù)據(jù)的前面或中間添加或刪除數(shù)據(jù),并且按照順序訪問其中的元素時(shí),就應(yīng)該使用LinkedList了。

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