面试题——ArrayList和LinkedList的区别

时间：2024-04-05 00:04:46

List概括

先回顾一下List在Collection的框架图：

面试题——ArrayList和LinkedList的区别

从图中可以看出：

  1. List是一个接口，他继承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. LinkList是个双向链表，它同样可以被当做栈，队列，或者双端队列。

ArrayList 和 LinkList区别

  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. 对于随机访问的get和set，ArrayList要优于LinkedList，因为LinkedList基于指针的移动。

  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：

*** //获取index位置的元素值

public E get(int index) {

rangeCheck(index); //首先判断index的范围是否合法

return elementData(index);

}

//将index位置的值设为element，并返回原来的值

public E set(int index, E element) {

rangeCheck(index);

E oldValue = elementData(index);

elementData[index] = element;

return oldValue;

}

//将element添加到ArrayList的指定位置

public void add(int index, E element) {

rangeCheckForAdd(index);

ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!

//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

System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,

                 size - index);

elementData[index] = element; //然后在index处插入element

size++;

}

//删除ArrayList指定位置的元素

public E remove(int index) {

rangeCheck(index);

modCount++;

E oldValue = elementData(index);  

int numMoved = size - index - 1;

if (numMoved > 0)

    //向左挪一位，index位置原来的数据已经被覆盖了

    System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,

                     numMoved);

//多出来的最后一位删掉

elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work  

return oldValue;

}

LinkedList中的随机访问、添加和删除部分源码如下：

//获得第index个节点的值

*** public E get(int index) {

checkElementIndex(index);

return node(index).item;

}

//设置第index元素的值

public E set(int index, E element) {

checkElementIndex(index);

Node x = node(index);

E oldVal = x.item;

x.item = element;

return oldVal;

}

//在index个节点之前添加新的节点

public void add(int index, E element) {

checkPositionIndex(index);

if (index == size)

    linkLast(element);

else

    linkBefore(element, node(index));

}

//删除第index个节点

public E remove(int index) {

checkElementIndex(index);

return unlink(node(index));

}

//定位index处的节点

Node node(int index) {

// assert isElementIndex(index);

//index<size/2时，从头开始找

if (index < (size >> 1)) {

Node x = first;

for (int i = 0; i < index; i++)

x = x.next;

return x;

} else { //index>=size/2时，从尾开始找

Node x = last;

for (int i = size - 1; i > index; i--)

x = x.prev;

return x;

}

} ***

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：

*** import java.util.ArrayList;

import java.util.Collections;

import java.util.LinkedList;

import java.util.List;

/*

  • @description 测试ArrayList和LinkedList插入的效率

  • @eson_15

    */

    public class ArrayOrLinked {

    static List array=new ArrayList();

    static List linked=new LinkedList();

    public static void main(String[] args) {

     //首先分别给两者插入10000条数据
    
 for(int i=0;i<10000;i++){
    
     array.add(i);
    
     linked.add(i);
    
 }
    
 //获得两者随机访问的时间
    
 System.out.println("array time:"+getTime(array));
    
 System.out.println("linked time:"+getTime(linked));
    
 //获得两者插入数据的时间
    
 System.out.println("array insert time:"+insertTime(array));
    
 System.out.println("linked insert time:"+insertTime(linked));

    }

    public static long getTime(List list){

    long time=System.currentTimeMillis();

    for(int i = 0; i < 10000; i++){

    int index = Collections.binarySearch(list, list.get(i));

    if(index != i){

    System.out.println("ERROR!");

    }

    }

    return System.currentTimeMillis()-time;

    }

    //插入数据

    public static long insertTime(List list){

    /*

    * 插入的数据量和插入的位置是决定两者性能的主要方面，

    * 我们可以通过修改这两个数据，来测试两者的性能

    */

    long num = 10000; //表示要插入的数据量

    int index = 1000; //表示从哪个位置插入

    long time=System.currentTimeMillis();

    for(int i = 1; i < num; i++){

    list.add(index, i);

    }

    return System.currentTimeMillis()-time;

    }

}

＊＊＊＊

index = 1000的时候

array time:7

linked time:567

array insert time:29

linked insert time:37

index = 5000的时候

array time:5

linked time:415

array insert time:15

linked insert time:128

index = 9000的时候

array time:6

linked time:443

array insert time:12

linked insert time:152

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。

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