Java中ArrayList和LinkedList的區(qū)別

更新時間：2023年06月26日 10:11:11 作者：入伍擊寇

ArrayList和LinkedList在這個方法上存在一定的性能差異，本文就介紹了Java中ArrayList和LinkedList的區(qū)別，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

在下圖展示了一個包含3個元素的LinkedList的各個表項間的連接關系。在JDK的實現(xiàn)中，無論LikedList是否為空，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的后驅表項便是鏈表中第一個元素，表項header的前驅表項便是鏈表中最后一個元素

下面以增加和刪除元素為例比較ArrayList和LinkedList的不同之處：

（1）增加元素到列表尾端：

在ArrayList中增加元素到隊列尾端的代碼如下：

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

ArrayList中add()方法的性能決定于ensureCapacity()方法。ensureCapacity()的實現(xiàn)如下：

public vod ensureCapacity(int minCapacity){
    modCount++;
    int oldCapacity=elementData.length;
    if(minCapacity>oldCapacity){
        //如果數(shù)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) 
          //如果新容量小于最小需要的容量，則使用最小
        //需要的容量大小
        newCapacity=minCapacity ;
        //進行擴容的數(shù)組復制
        elementData=Arrays.copyof(elementData,newCapacity);
    }
}

可以看到，只要ArrayList的當前容量足夠大，add()操作的效率非常高的。只有當ArrayList對容量的需求超出當前數(shù)組大小時，才需要進行擴容。擴容的過程中，會進行大量的數(shù)組復制操作。而數(shù)組復制時，最終將調用System.arraycopy()方法，因此add()操作的效率還是相當高的。

LinkedList 的add()操作實現(xiàn)如下，它也將任意元素增加到隊列的尾端：

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

其中addBefore()的方法實現(xiàn)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;
}

可見，LinkeList由于使用了鏈表的結構，因此不需要維護容量的大小。從這點上說，它比ArrayList有一定的性能優(yōu)勢，然而，每次的元素增加都需要新建一個Entry對象，并進行更多的賦值操作。在頻繁的系統(tǒng)調用中，對性能會產(chǎn)生一定的影響。

（2）增加元素到列表任意位置

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

由于實現(xiàn)的不同，ArrayList和LinkedList在這個方法上存在一定的性能差異，由于ArrayList是基于數(shù)組實現(xiàn)的，而數(shù)組是一塊連續(xù)的內存空間，如果在數(shù)組的任意位置插入元素，必然導致在該位置后的所有元素需要重新排列，因此，其效率相對會比較低。

以下代碼是ArrayList中的實現(xiàn)：

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，都會進行一次數(shù)組復制。而這個操作在增加元素到List尾端的時候是不存在的，大量的數(shù)組重組操作會導致系統(tǒng)性能低下。并且插入元素在List中的位置越是靠前，數(shù)組重組的開銷也越大。

而LinkedList此時顯示了優(yōu)勢：

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

可見，對LinkedList來說，在List的尾端插入數(shù)據(jù)與在任意位置插入數(shù)據(jù)是一樣的，不會因為插入的位置靠前而導致插入的方法性能降低。

（3）刪除任意位置元素

對于元素的刪除，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來說，remove()方法和add()方法是雷同的。在任意位置移除元素后，都要進行數(shù)組的重組。ArrayList的實現(xiàn)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刪除操作后，都要進行數(shù)組的重組。并且刪除的位置越靠前，數(shù)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的實現(xiàn)中，首先要通過循環(huán)找到要刪除的元素。如果要刪除的位置處于List的前半段，則從前往后找；若其位置處于后半段，則從后往前找。因此無論要刪除較為靠前或者靠后的元素都是非常高效的；但要移除List中間的元素卻幾乎要遍歷完半個List，在List擁有大量元素的情況下，效率很低。

（4）容量參數(shù)

容量參數(shù)是ArrayList和Vector等基于數(shù)組的List的特有性能參數(shù)。它表示初始化的數(shù)組大小。當ArrayList所存儲的元素數(shù)量超過其已有大小時。它便會進行擴容，數(shù)組的擴容會導致整個數(shù)組進行一次內存復制。因此合理的數(shù)組大小有助于減少數(shù)組擴容的次數(shù)，從而提高系統(tǒng)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提供了一個可以制定初始數(shù)組大小的構造函數(shù)：

public ArrayList(int initialCapacity)

現(xiàn)以構造一個擁有100萬元素的List為例，當使用默認初始化大小時，其消耗的相對時間為125ms左右，當直接制定數(shù)組大小為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中常用的列表遍歷方式：forEach操作，迭代器和for循環(huán)。

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(shù)據(jù)的ArrayList和等價的LinkedList，使用以上代碼進行測試，可以看到，最簡便的ForEach循環(huán)并沒有很好的性能表現(xiàn)，綜合性能不如普通的迭代器，而是用for循環(huán)通過隨機訪問遍歷列表時，ArrayList表項很好，但是LinkedList的表現(xiàn)卻無法讓人接受，甚至沒有辦法等待程序的結束。這是因為對LinkedList進行隨機訪問時，總會進行一次列表的遍歷操作。性能非常差，應避免使用。

到此這篇關于Java中ArrayList和LinkedList的區(qū)別的文章就介紹到這了,更多相關Java ArrayList LinkedList內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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