ArrayList与LinkedList的底层原理

合集 - 集合(1)

1.ArrayList与LinkedList的底层原理2023-09-02

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ArrayList是Java中常用的List集合，它基于数组来存储和操作数据。以下是ArrayList的底层原理：

1. 内部数组：ArrayList内部维护一个Object类型的数组来存储元素。初始时，数组的长度为0。当添加元素时，数组会根据需要自动扩容。

2. 动态扩容：当ArrayList中的元素数量超过当前数组的容量时，ArrayList会创建一个新的更大的数组，并将原数组中的元素复制到新数组中。默认情况下，ArrayList会将数组的大小扩大为当前容量的1.5倍（即增长因子为1.5）。这样做是为了避免每次添加元素时都进行数组的扩容操作，提高性能。

3. 访问元素：ArrayList通过索引来访问元素。由于底层数组的特性，ArrayList可以通过索引直接访问元素，时间复杂度为O(1)。这使得ArrayList在随机访问元素时效率很高。

4. 插入和删除元素：当插入或删除元素时，ArrayList需要移动其他元素以保持数组的连续性。如果在数组的中间插入或删除元素，那么后续的元素将会向后或向前移动。这样的操作会导致时间复杂度为O(n)，其中n是元素的数量。因此，在需要频繁插入和删除元素的情况下，建议使用LinkedList。

5. 迭代器：ArrayList提供了迭代器（Iterator）来遍历集合中的元素。迭代器允许按顺序访问集合中的元素，而不需要直接访问底层数组。

 

LinkedList是Java中另一种常用的List集合，它基于链表来存储和操作数据。以下是LinkedList的底层原理：

1. 节点：LinkedList内部定义了一个Node类作为链表的节点。每个节点包含一个数据元素和指向下一个节点的引用。

2. 头节点和尾节点：LinkedList维护了头节点（first）和尾节点（last）。头节点是链表的第一个节点，尾节点是链表的最后一个节点。如果链表为空，头节点和尾节点都为null。

3. 添加元素：当向LinkedList中添加元素时，会创建一个新的节点，并将其添加到链表的尾部。添加元素的时间复杂度为O(1)，因为只需要修改尾节点的引用。

4. 访问元素：由于LinkedList是基于链表的结构，访问元素时需要从头节点开始遍历链表，直到找到目标元素。因此，访问元素的时间复杂度为O(n)，其中n是链表的长度。

5. 插入和删除元素：由于LinkedList是基于链表的结构，插入和删除元素的操作比ArrayList高效。在链表中插入或删除元素时，只需要修改相应节点的引用即可，不需要像数组那样移动其他元素。因此，插入和删除元素的时间复杂度为O(1)。

6. 迭代器：LinkedList提供了迭代器（Iterator）来遍历集合中的元素。迭代器允许按顺序访问链表中的元素，而不需要直接访问底层的节点。