java集合框架05——ArrayList和LinkedList的区别
前面已经学习完了List部分的源码，主要是ArrayList和LinkedList两部分内容，这一节主要总结下List部分的内容。
List概括
先来回顾一下List在Collection中的的框架图：
从图中我们可以看出：
1. List是一个接口，它继承与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. LinkedList是个双向链表，它同样可以被当作栈、队列或双端队列来使用。
ArrayList和LinkedList区别
我们知道，通常情况下，ArrayList和LinkedList的区别有以下几点：
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get和set，ArrayList要优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针；
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<E> 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<E> node(int index) { // assert isElementIndex(index); //index<size/2时，从头开始找 if (index < (size >> 1)) { Node<E> 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<E> 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<Integer> array=new ArrayList<Integer>(); static List<Integer> linked=new LinkedList<Integer>(); 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<Integer> 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<Integer> 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; } }
主要有两个因素决定他们的效率，插入的数据量和插入的位置。我们可以在程序里改变这两个因素来测试它们的效率。
当数据量较小时，测试程序中，大约小于30的时候，两者效率差不多，没有显著区别；当数据量较大时，大约在容量的1/10处开始，LinkedList的效率就开始没有ArrayList效率高了，特别到一半以及后半的位置插入时，LinkedList效率明显要低于ArrayList，而且数据量越大，越明显。比如我测试了一种情况，在index=1000的位置(容量的1/10)插入10000条数据和在index=5000的位置以及在index=9000的位置插入10000条数据的运行时间如下：
在index=1000出插入结果： array time:4 linked time:240 array insert time:20 linked insert time:18 在index=5000处插入结果： array time:4 linked time:229 array insert time:13 linked insert time:90 在index=9000处插入结果： array time:4 linked time:237 array insert time:7 linked insert time:92
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。
