ArrayList为什么比LinkedList查询速度快？

一、ArrayList与LinkedList的比较？

ArrayList从原理上就是数据结构中的数组，也就是内存中一片连续的空间，这意味着，当我get(index)的时候，我可以根据数组的（首地址+偏移量），直接计算出我想访问的第index个元素在内存中的位置。

LinkedList可以简单理解为数据结构中的链表（说简单理解，因为其实是双向循环链表），在内存中开辟的不是一段连续的空间，而是每个元素有一个[元素|下一元素地址]这样的内存结构。当get(index)时，只能从首元素开始，依次获得下一个元素的地址。

用时间复杂度表示的话，ArrayList的get(n)是o(1)，而LinkedList是o(n)。

二、ArrayList为什么不是线程安全的？

ArrayList的实现主要就是用了一个Object的数组elementData，用来保存所有的元素，以及一个size变量用来保存当前数组中已经添加了多少元素。

接着我们看下最重要的add操作时的源代码：

public boolean add(E e) {

    /**
     * 添加一个元素时，做了如下两步操作
     * 1.判断列表的capacity容量是否足够，是否需要扩容
     * 2.真正将元素放在列表的元素数组里面
     */
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

ensureCapacityInternal()这个方法的作用就是判断如果将当前的新元素加到列表后面，列表的elementData数组的大小是否满足，如果size + 1的这个需求长度大于了elementData这个数组的长度，那么就要对这个数组进行扩容。

这样也就出现了第一个导致线程不安全的隐患，在多个线程进行add操作时可能会导致elementData数组越界。具体逻辑如下：

• 列表大小为9，即size=9
• 线程A开始进入add方法，这时它获取到size的值为9，调用ensureCapacityInternal方法进行容量判断。
• 线程B此时也进入add方法，它获取到size的值也为9，也开始调用ensureCapacityInternal方法。
• 线程A发现需求大小为10，而elementData的大小就为10，可以容纳。于是它不再扩容，返回。
• 线程B也发现需求大小为10，也可以容纳，返回。
• 线程A开始进行设置值操作， elementData[size++] = e 操作。此时size变为10。
• 线程B也开始进行设置值操作，它尝试设置elementData[10] = e，而elementData没有进行过扩容，它的下标最大为9。于是此时会报出一个数组越界的异常ArrayIndexOutOfBoundsException.

 假设当线程A和线程B都执行add操作时，它们获得的size相等，比如都为9，而数组的容量为10，线程AB都通过了判断不需要扩容。然后当执行elementData[size++]=e操作时，线程A的执行为elementData[9]=e,然后size++=10;

然后线程B执行时 执行语句为elementData[10]=e,size++;而数组并没有扩容【0~9】，这时会发生数组越界。

 

另外第二步 elementData[size++] = e 设置值的操作同样会导致线程不安全。从这儿可以看出，这步操作也不是一个原子操作，它由如下两步操作构成：

1. elementData[size] = e;
2. size = size + 1;

在单线程执行这两条代码时没有任何问题，但是当多线程环境下执行时，可能就会发生一个线程的值覆盖另一个线程添加的值，具体逻辑如下：

1. 列表大小为0，即size=0
2. 线程A开始添加一个元素，值为A。此时它执行第一条操作，将A放在了elementData下标为0的位置上。
3. 接着线程B刚好也要开始添加一个值为B的元素，且走到了第一步操作。此时线程B获取到size的值依然为0，于是它将B也放在了elementData下标为0的位置上。
4. 线程A开始将size的值增加为1
5. 线程B开始将size的值增加为2

这样线程AB执行完毕后，理想中情况为size为2，elementData下标0的位置为A，下标1的位置为B。而实际情况变成了size为2，elementData下标为0的位置变成了B，下标1的位置上什么都没有。并且后续除非使用set方法修改此位置的值，否则将一直为null，因为size为2，添加元素时会从下标为2的位置上开始。

https://blog.csdn.net/u012859681/article/details/78206494

三、线程安全的List

ArrayList 不是线程安全的，如果遇到多线程场景，可以通过 Collections 的 synchronizedList 方法将其转换成线程安全的容器后再使用。例如像下面这样：

List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(list);
synchronizedList.add("aaa");
synchronizedList.add("bbb");

for (int i = 0; i < synchronizedList.size(); i++) {
    System.out.println(synchronizedList.get(i));
}