ArrayList和LinkedList的区别

ArrayList和LinkedList的区别

SpringCloud实战视频下载

Javaweb练手项目源码下载

精选Javaweb相关视频教程

100套IT类简历模板下载


ArrayList和Vector使用了数组的实现,可以认为ArrayList或者Vector封装了对内部数组的操作,比如向数组中添加,删除,插入新的元素或者数据的扩展和重定向。


LinkedList使用了循环双向链表数据结构。与基于数组ArrayList相比,这是两种截然不同的实现技术,这也决定了它们将适用于完全不同的工作场景。


LinkedList链表由一系列表项连接而成。一个表项总是包含3个部分:元素内容,前驱表和后驱表,如图所示:


ArrayList和LinkedList的区别


在下图展示了一个包含3个元素的LinkedList的各个表项间的连接关系。在JDK的实现中,无论LikedList是否为空,链表内部都有一个header表项,它既表示链表的开始,也表示链表的结尾。表项header的后驱表项便是链表中第一个元素,表项header的前驱表项便是链表中最后一个元素。


ArrayList和LinkedList的区别


下面以增加和删除元素为例比较ArrayList和LinkedList的不同之处:

1
(1)增加元素到列表尾端:


在ArrayList中增加元素到队列尾端的代码如下:


public boolean add(E e){
  ensureCapacity(size+1);//确保内部数组有足够的空间
  elementData[size++]=e;//将元素加入到数组的末尾,完成添加
  return true;      
}


ArrayList中add()方法的性能决定于ensureCapacity()方法。ensureCapacity()的实现如下:


public vod ensureCapacity(int minCapacity){
 modCount++;
 int oldCapacity=elementData.length;
 if(minCapacity>oldCapacity){    //如果数组容量不足,进行扩容
     Object[] oldData=elementData;
     int newCapacity=(oldCapacity*3)/2+1;  //扩容到原始容量的1.5倍
     if(newCapacitty<minCapacity)   //如果新容量小于最小需要的容量,则使用最小
                                                   //需要的容量大小
        newCapacity=minCapacity ;  //进行扩容的数组复制
        elementData=Arrays.copyof(elementData,newCapacity);
 }
}


可以看到,只要ArrayList的当前容量足够大,add()操作的效率非常高的。只有当ArrayList对容量的需求超出当前数组大小时,才需要进行扩容。扩容的过程中,会进行大量的数组复制操作。而数组复制时,最终将调用System.arraycopy()方法,因此add()操作的效率还是相当高的。


LinkedList 的add()操作实现如下,它也将任意元素增加到队列的尾端:


public boolean add(E e){
  addBefore(e,header);//将元素增加到header的前面
  return true;
}


其中addBefore()的方法实现如下:


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;
}


可见,LinkeList由于使用了链表的结构,因此不需要维护容量的大小。从这点上说,它比ArrayList有一定的性能优势,然而,每次的元素增加都需要新建一个Entry对象,并进行更多的赋值操作。在频繁的系统调用中,对性能会产生一定的影响。


1
(2)增加元素到列表任意位置


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


由于实现的不同,ArrayList和LinkedList在这个方法上存在一定的性能差异,由于ArrayList是基于数组实现的,而数组是一块连续的内存空间,如果在数组的任意位置插入元素,必然导致在该位置后的所有元素需要重新排列,因此,其效率相对会比较低。


以下代码是ArrayList中的实现:


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++;
}


可以看到每次插入操作,都会进行一次数组复制。而这个操作在增加元素到List尾端的时候是不存在的,大量的数组重组操作会导致系统性能低下。并且插入元素在List中的位置越是靠前,数组重组的开销也越大。


而LinkedList此时显示了优势:


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


可见,对LinkedList来说,在List的尾端插入数据与在任意位置插入数据是一样的,不会因为插入的位置靠前而导致插入的方法性能降低。


1
(3)删除任意位置元素


对于元素的删除,List接口提供了在任意位置删除元素的方法:


public E remove(int index);


对ArrayList来说,remove()方法和add()方法是雷同的。在任意位置移除元素后,都要进行数组的重组。ArrayList的实现如下:


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;
}


可以看到,在ArrayList的每一次有效的元素删除操作后,都要进行数组的重组。并且删除的位置越靠前,数组重组时的开销越大。


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)){//要删除的元素位于前半段
        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的实现中,首先要通过循环找到要删除的元素。如果要删除的位置处于List的前半段,则从前往后找;若其位置处于后半段,则从后往前找。因此无论要删除较为靠前或者靠后的元素都是非常高效的;但要移除List中间的元素却几乎要遍历完半个List,在List拥有大量元素的情况下,效率很低。


1
(4)容量参数


容量参数是ArrayList和Vector等基于数组的List的特有性能参数。它表示初始化的数组大小。当ArrayList所存储的元素数量超过其已有大小时。它便会进行扩容,数组的扩容会导致整个数组进行一次内存复制。因此合理的数组大小有助于减少数组扩容的次数,从而提高系统性能。


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


ArrayList提供了一个可以制定初始数组大小的构造函数:


public ArrayList(int initialCapacity)


现以构造一个拥有100万元素的List为例,当使用默认初始化大小时,其消耗的相对时间为125ms左右,当直接制定数组大小为100万时,构造相同的ArrayList仅相对耗时16ms。


1
(5)遍历列表


遍历列表操作是最常用的列表操作之一,在JDK1.5之后,至少有3中常用的列表遍历方式:forEach操作,迭代器和for循环。


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));


构造一个拥有100万数据的ArrayList和等价的LinkedList,使用以上代码进行测试,测试结果的相对耗时如下表所示: 


ArrayList和LinkedList的区别


可以看到,最简便的ForEach循环并没有很好的性能表现,综合性能不如普通的迭代器,而是用for循环通过随机访问遍历列表时,ArrayList表项很好,但是LinkedList的表现却无法让人接受,甚至没有办法等待程序的结束。这是因为对LinkedList进行随机访问时,总会进行一次列表的遍历操作。性能非常差,应避免使用。


来源:博客园

原文:https://www.cnblogs.com/sierrajuan/p/3639353.html

ArrayList和LinkedList的区别


始发于微信公众号: Java知音

发表评论