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<title>05 ArrayList还是LinkedList？使用不当性能差千倍.md.html</title>
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<span>技术文章摘抄</span>
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<li><a href="../">上一级</a></li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/00 开篇词你为什么需要学习并发编程？.md.html">00 开篇词你为什么需要学习并发编程？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/01 如何制定性能调优标准？.md.html">01 如何制定性能调优标准？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/02 如何制定性能调优策略？.md.html">02 如何制定性能调优策略？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/03 字符串性能优化不容小觑，百M内存轻松存储几十G数据.md.html">03 字符串性能优化不容小觑，百M内存轻松存储几十G数据</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/04 慎重使用正则表达式.md.html">04 慎重使用正则表达式</a>
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</li>
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<li>
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<a class="current-tab" href="/专栏/Java并发编程实战/05 ArrayList还是LinkedList？使用不当性能差千倍.md.html">05 ArrayList还是LinkedList？使用不当性能差千倍</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/06 Stream如何提高遍历集合效率？.md.html">06 Stream如何提高遍历集合效率？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/07 深入浅出HashMap的设计与优化.md.html">07 深入浅出HashMap的设计与优化</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/08 网络通信优化之IO模型：如何解决高并发下IO瓶颈？.md.html">08 网络通信优化之IO模型：如何解决高并发下IO瓶颈？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/09 网络通信优化之序列化：避免使用Java序列化.md.html">09 网络通信优化之序列化：避免使用Java序列化</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/10 网络通信优化之通信协议：如何优化RPC网络通信？.md.html">10 网络通信优化之通信协议：如何优化RPC网络通信？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/11 答疑课堂：深入了解NIO的优化实现原理.md.html">11 答疑课堂：深入了解NIO的优化实现原理</a>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/12 多线程之锁优化（上）：深入了解Synchronized同步锁的优化方法.md.html">12 多线程之锁优化（上）：深入了解Synchronized同步锁的优化方法</a>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/13 多线程之锁优化（中）：深入了解Lock同步锁的优化方法.md.html">13 多线程之锁优化（中）：深入了解Lock同步锁的优化方法</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/14 多线程之锁优化（下）：使用乐观锁优化并行操作.md.html">14 多线程之锁优化（下）：使用乐观锁优化并行操作</a>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/15 多线程调优（上）：哪些操作导致了上下文切换？.md.html">15 多线程调优（上）：哪些操作导致了上下文切换？</a>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/16 多线程调优（下）：如何优化多线程上下文切换？.md.html">16 多线程调优（下）：如何优化多线程上下文切换？</a>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/17 并发容器的使用：识别不同场景下最优容器.md.html">17 并发容器的使用：识别不同场景下最优容器</a>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/18 如何设置线程池大小？.md.html">18 如何设置线程池大小？</a>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/19 如何用协程来优化多线程业务？.md.html">19 如何用协程来优化多线程业务？</a>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/20 磨刀不误砍柴工：欲知JVM调优先了解JVM内存模型.md.html">20 磨刀不误砍柴工：欲知JVM调优先了解JVM内存模型</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/21 深入JVM即时编译器JIT，优化Java编译.md.html">21 深入JVM即时编译器JIT，优化Java编译</a>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/22 如何优化垃圾回收机制？.md.html">22 如何优化垃圾回收机制？</a>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/23 如何优化JVM内存分配？.md.html">23 如何优化JVM内存分配？</a>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/24 内存持续上升，我该如何排查问题？.md.html">24 内存持续上升，我该如何排查问题？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/25 答疑课堂：模块四热点问题解答.md.html">25 答疑课堂：模块四热点问题解答</a>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/26 单例模式：如何创建单一对象优化系统性能？.md.html">26 单例模式：如何创建单一对象优化系统性能？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/27 原型模式与享元模式：提升系统性能的利器.md.html">27 原型模式与享元模式：提升系统性能的利器</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/28 如何使用设计模式优化并发编程？.md.html">28 如何使用设计模式优化并发编程？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/29 生产者消费者模式：电商库存设计优化.md.html">29 生产者消费者模式：电商库存设计优化</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/30 装饰器模式：如何优化电商系统中复杂的商品价格策略？.md.html">30 装饰器模式：如何优化电商系统中复杂的商品价格策略？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/31 答疑课堂：模块五思考题集锦.md.html">31 答疑课堂：模块五思考题集锦</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/32 MySQL调优之SQL语句：如何写出高性能SQL语句？.md.html">32 MySQL调优之SQL语句：如何写出高性能SQL语句？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/33 MySQL调优之事务：高并发场景下的数据库事务调优.md.html">33 MySQL调优之事务：高并发场景下的数据库事务调优</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/34 MySQL调优之索引：索引的失效与优化.md.html">34 MySQL调优之索引：索引的失效与优化</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/35 记一次线上SQL死锁事故：如何避免死锁？.md.html">35 记一次线上SQL死锁事故：如何避免死锁？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/36 什么时候需要分表分库？.md.html">36 什么时候需要分表分库？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/37 电商系统表设计优化案例分析.md.html">37 电商系统表设计优化案例分析</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/38 数据库参数设置优化，失之毫厘差之千里.md.html">38 数据库参数设置优化，失之毫厘差之千里</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/39 答疑课堂：MySQL中InnoDB的知识点串讲.md.html">39 答疑课堂：MySQL中InnoDB的知识点串讲</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/41 如何设计更优的分布式锁？.md.html">41 如何设计更优的分布式锁？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/42 电商系统的分布式事务调优.md.html">42 电商系统的分布式事务调优</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/43 如何使用缓存优化系统性能？.md.html">43 如何使用缓存优化系统性能？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/44 记一次双十一抢购性能瓶颈调优.md.html">44 记一次双十一抢购性能瓶颈调优</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/加餐 什么是数据的强、弱一致性？.md.html">加餐 什么是数据的强、弱一致性？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/加餐 推荐几款常用的性能测试工具.md.html">加餐 推荐几款常用的性能测试工具</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/答疑课堂：模块三热点问题解答.md.html">答疑课堂：模块三热点问题解答</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java并发编程实战/结束语 栉风沐雨，砥砺前行！.md.html">结束语 栉风沐雨，砥砺前行！</a>
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</li>
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</ul>
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</div>
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let inner = document.querySelector('.sidebar-toggle-inner')
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} else { // hide
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}
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<div class="book-post">
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<p id="tip" align="center"></p>
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<div><h1>05 ArrayList还是LinkedList？使用不当性能差千倍</h1>
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<p>你好，我是刘超。</p>
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<p>集合作为一种存储数据的容器，是我们日常开发中使用最频繁的对象类型之一。JDK 为开发者提供了一系列的集合类型，这些集合类型使用不同的数据结构来实现。因此，不同的集合类型，使用场景也不同。</p>
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<p>很多同学在面试的时候，经常会被问到集合的相关问题，比较常见的有 ArrayList 和 LinkedList 的区别。</p>
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<p>相信大部分同学都能回答上：“ArrayList 是基于数组实现，LinkedList 是基于链表实现。”</p>
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<p>而在回答使用场景的时候，我发现大部分同学的答案是：“ArrayList 和 LinkedList 在新增、删除元素时，LinkedList 的效率要高于 ArrayList，而在遍历的时候，ArrayList 的效率要高于 LinkedList。”这个回答是否准确呢？今天这一讲就带你验证。</p>
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<h2>初识 List 接口</h2>
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<p>在学习 List 集合类之前，我们先来通过这张图，看下 List 集合类的接口和类的实现关系：</p>
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<p><img src="assets/ab73021caa4545ae0ac917e0f36cde36.jpg" alt="img" /></p>
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<p>我们可以看到 ArrayList、Vector、LinkedList 集合类继承了 AbstractList 抽象类，而 AbstractList 实现了 List 接口，同时也继承了 AbstractCollection 抽象类。ArrayList、Vector、LinkedList 又根据自我定位，分别实现了各自的功能。</p>
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<p>ArrayList 和 Vector 使用了数组实现，这两者的实现原理差不多，LinkedList 使用了双向链表实现。基础铺垫就到这里，接下来，我们就详细地分析下 ArrayList 和 LinkedList 的源码实现。</p>
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<h2>ArrayList 是如何实现的？</h2>
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<p>ArrayList 很常用，先来几道测试题，自检下你对 ArrayList 的了解程度。</p>
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<p>**问题 1：**我们在查看 ArrayList 的实现类源码时，你会发现对象数组 elementData 使用了 transient 修饰，我们知道 transient 关键字修饰该属性，则表示该属性不会被序列化，然而我们并没有看到文档中说明 ArrayList 不能被序列化，这是为什么？</p>
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<p>**问题 2：**我们在使用 ArrayList 进行新增、删除时，经常被提醒“使用 ArrayList 做新增删除操作会影响效率”。那是不是 ArrayList 在大量新增元素的场景下效率就一定会变慢呢？</p>
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<p>**问题 3：**如果让你使用 for 循环以及迭代循环遍历一个 ArrayList，你会使用哪种方式呢？原因是什么？</p>
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<p>如果你对这几道测试都没有一个全面的了解，那就跟我一起从数据结构、实现原理以及源码角度重新认识下 ArrayList 吧。</p>
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<h3>1.ArrayList 实现类</h3>
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<p>ArrayList 实现了 List 接口，继承了 AbstractList 抽象类，底层是数组实现的，并且实现了自增扩容数组大小。</p>
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<p>ArrayList 还实现了 Cloneable 接口和 Serializable 接口，所以他可以实现克隆和序列化。</p>
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<p>ArrayList 还实现了 RandomAccess 接口。你可能对这个接口比较陌生，不知道具体的用处。通过代码我们可以发现，这个接口其实是一个空接口，什么也没有实现，那 ArrayList 为什么要去实现它呢？</p>
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<p>其实 RandomAccess 接口是一个标志接口，他标志着“只要实现该接口的 List 类，都能实现快速随机访问”。</p>
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<pre><code>public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
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implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
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</code></pre>
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<h3>2.ArrayList 属性</h3>
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<p>ArrayList 属性主要由数组长度 size、对象数组 elementData、初始化容量 default_capacity 等组成， 其中初始化容量默认大小为 10。</p>
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<pre><code> // 默认初始化容量
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private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
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||
// 对象数组
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||
transient Object[] elementData;
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||
// 数组长度
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||
private int size;
|
||
</code></pre>
|
||
<p>从 ArrayList 属性来看，它没有被任何的多线程关键字修饰，但 elementData 被关键字 transient 修饰了。这就是我在上面提到的第一道测试题：transient 关键字修饰该字段则表示该属性不会被序列化，但 ArrayList 其实是实现了序列化接口，这到底是怎么回事呢？</p>
|
||
<p>这还得从“ArrayList 是基于数组实现“开始说起，由于 ArrayList 的数组是基于动态扩增的，所以并不是所有被分配的内存空间都存储了数据。</p>
|
||
<p>如果采用外部序列化法实现数组的序列化，会序列化整个数组。ArrayList 为了避免这些没有存储数据的内存空间被序列化，内部提供了两个私有方法 writeObject 以及 readObject 来自我完成序列化与反序列化，从而在序列化与反序列化数组时节省了空间和时间。</p>
|
||
<p>因此使用 transient 修饰数组，是防止对象数组被其他外部方法序列化。</p>
|
||
<h3>3.ArrayList 构造函数</h3>
|
||
<p>ArrayList 类实现了三个构造函数，第一个是创建 ArrayList 对象时，传入一个初始化值；第二个是默认创建一个空数组对象；第三个是传入一个集合类型进行初始化。</p>
|
||
<p>当 ArrayList 新增元素时，如果所存储的元素已经超过其已有大小，它会计算元素大小后再进行动态扩容，数组的扩容会导致整个数组进行一次内存复制。因此，我们在初始化 ArrayList 时，可以通过第一个构造函数合理指定数组初始大小，这样有助于减少数组的扩容次数，从而提高系统性能。</p>
|
||
<pre><code> public ArrayList(int initialCapacity) {
|
||
// 初始化容量不为零时，将根据初始化值创建数组大小
|
||
if (initialCapacity > 0) {
|
||
this.elementData = new Object[initialCapacity];
|
||
} else if (initialCapacity == 0) {// 初始化容量为零时，使用默认的空数组
|
||
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
|
||
} else {
|
||
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
|
||
initialCapacity);
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
public ArrayList() {
|
||
// 初始化默认为空数组
|
||
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<h3>4.ArrayList 新增元素</h3>
|
||
<p>ArrayList 新增元素的方法有两种，一种是直接将元素加到数组的末尾，另外一种是添加元素到任意位置。</p>
|
||
<pre><code> public boolean add(E e) {
|
||
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
|
||
elementData[size++] = e;
|
||
return true;
|
||
}
|
||
|
||
public void add(int index, E element) {
|
||
rangeCheckForAdd(index);
|
||
|
||
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
|
||
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
|
||
size - index);
|
||
elementData[index] = element;
|
||
size++;
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>两个方法的相同之处是在添加元素之前，都会先确认容量大小，如果容量够大，就不用进行扩容；如果容量不够大，就会按照原来数组的 1.5 倍大小进行扩容，在扩容之后需要将数组复制到新分配的内存地址。</p>
|
||
<pre><code> private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
|
||
modCount++;
|
||
|
||
// overflow-conscious code
|
||
if (minCapacity - elementData.length > 0)
|
||
grow(minCapacity);
|
||
}
|
||
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
|
||
|
||
private void grow(int minCapacity) {
|
||
// overflow-conscious code
|
||
int oldCapacity = elementData.length;
|
||
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
|
||
if (newCapacity - minCapacity < 0)
|
||
newCapacity = minCapacity;
|
||
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
|
||
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
|
||
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
|
||
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>当然，两个方法也有不同之处，添加元素到任意位置，会导致在该位置后的所有元素都需要重新排列，而将元素添加到数组的末尾，在没有发生扩容的前提下，是不会有元素复制排序过程的。</p>
|
||
<p>这里你就可以找到第二道测试题的答案了。如果我们在初始化时就比较清楚存储数据的大小，就可以在 ArrayList 初始化时指定数组容量大小，并且在添加元素时，只在数组末尾添加元素，那么 ArrayList 在大量新增元素的场景下，性能并不会变差，反而比其他 List 集合的性能要好。</p>
|
||
<h3>5.ArrayList 删除元素</h3>
|
||
<p>ArrayList 的删除方法和添加任意位置元素的方法是有些相同的。ArrayList 在每一次有效的删除元素操作之后，都要进行数组的重组，并且删除的元素位置越靠前，数组重组的开销就越大。</p>
|
||
<pre><code> public E remove(int index) {
|
||
rangeCheck(index);
|
||
|
||
modCount++;
|
||
E oldValue = elementData(index);
|
||
|
||
int numMoved = size - index - 1;
|
||
if (numMoved > 0)
|
||
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
|
||
numMoved);
|
||
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
|
||
|
||
return oldValue;
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<h3>6.ArrayList 遍历元素</h3>
|
||
<p>由于 ArrayList 是基于数组实现的，所以在获取元素的时候是非常快捷的。</p>
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<pre><code> public E get(int index) {
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rangeCheck(index);
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return elementData(index);
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}
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E elementData(int index) {
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return (E) elementData[index];
|
||
}
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</code></pre>
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<h2>LinkedList 是如何实现的？</h2>
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<p>虽然 LinkedList 与 ArrayList 都是 List 类型的集合，但 LinkedList 的实现原理却和 ArrayList 大相径庭，使用场景也不太一样。</p>
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<p>LinkedList 是基于双向链表数据结构实现的，LinkedList 定义了一个 Node 结构，Node 结构中包含了 3 个部分：元素内容 item、前指针 prev 以及后指针 next，代码如下。</p>
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<pre><code> private static class Node<E> {
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E item;
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Node<E> next;
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||
Node<E> prev;
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||
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||
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
|
||
this.item = element;
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||
this.next = next;
|
||
this.prev = prev;
|
||
}
|
||
}
|
||
</code></pre>
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<p>总结一下，LinkedList 就是由 Node 结构对象连接而成的一个双向链表。在 JDK1.7 之前，LinkedList 中只包含了一个 Entry 结构的 header 属性，并在初始化的时候默认创建一个空的 Entry，用来做 header，前后指针指向自己，形成一个循环双向链表。</p>
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<p>在 JDK1.7 之后，LinkedList 做了很大的改动，对链表进行了优化。链表的 Entry 结构换成了 Node，内部组成基本没有改变，但 LinkedList 里面的 header 属性去掉了，新增了一个 Node 结构的 first 属性和一个 Node 结构的 last 属性。这样做有以下几点好处：</p>
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<ul>
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<li>first/last 属性能更清晰地表达链表的链头和链尾概念；</li>
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<li>first/last 方式可以在初始化 LinkedList 的时候节省 new 一个 Entry；</li>
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<li>first/last 方式最重要的性能优化是链头和链尾的插入删除操作更加快捷了。</li>
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</ul>
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<p>这里同 ArrayList 的讲解一样，我将从数据结构、实现原理以及源码分析等几个角度带你深入了解 LinkedList。</p>
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<h3>1.LinkedList 实现类</h3>
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<p>LinkedList 类实现了 List 接口、Deque 接口，同时继承了 AbstractSequentialList 抽象类，LinkedList 既实现了 List 类型又有 Queue 类型的特点；LinkedList 也实现了 Cloneable 和 Serializable 接口，同 ArrayList 一样，可以实现克隆和序列化。</p>
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<p>由于 LinkedList 存储数据的内存地址是不连续的，而是通过指针来定位不连续地址，因此，LinkedList 不支持随机快速访问，LinkedList 也就不能实现 RandomAccess 接口。</p>
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<pre><code>public class LinkedList<E>
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extends AbstractSequentialList<E>
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implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
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</code></pre>
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<h3>2.LinkedList 属性</h3>
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<p>我们前面讲到了 LinkedList 的两个重要属性 first/last 属性，其实还有一个 size 属性。我们可以看到这三个属性都被 transient 修饰了，原因很简单，我们在序列化的时候不会只对头尾进行序列化，所以 LinkedList 也是自行实现 readObject 和 writeObject 进行序列化与反序列化。</p>
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<pre><code> transient int size = 0;
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transient Node<E> first;
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transient Node<E> last;
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</code></pre>
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<h3>3.LinkedList 新增元素</h3>
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<p>LinkedList 添加元素的实现很简洁，但添加的方式却有很多种。默认的 add (Ee) 方法是将添加的元素加到队尾，首先是将 last 元素置换到临时变量中，生成一个新的 Node 节点对象，然后将 last 引用指向新节点对象，之前的 last 对象的前指针指向新节点对象。</p>
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<pre><code> public boolean add(E e) {
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linkLast(e);
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return true;
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||
}
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void linkLast(E e) {
|
||
final Node<E> l = last;
|
||
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
|
||
last = newNode;
|
||
if (l == null)
|
||
first = newNode;
|
||
else
|
||
l.next = newNode;
|
||
size++;
|
||
modCount++;
|
||
}
|
||
</code></pre>
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||
<p>LinkedList 也有添加元素到任意位置的方法，如果我们是将元素添加到任意两个元素的中间位置，添加元素操作只会改变前后元素的前后指针，指针将会指向添加的新元素，所以相比 ArrayList 的添加操作来说，LinkedList 的性能优势明显。</p>
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<pre><code> public void add(int index, E element) {
|
||
checkPositionIndex(index);
|
||
|
||
if (index == size)
|
||
linkLast(element);
|
||
else
|
||
linkBefore(element, node(index));
|
||
}
|
||
|
||
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
|
||
// assert succ != null;
|
||
final Node<E> pred = succ.prev;
|
||
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
|
||
succ.prev = newNode;
|
||
if (pred == null)
|
||
first = newNode;
|
||
else
|
||
pred.next = newNode;
|
||
size++;
|
||
modCount++;
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<h3>4.LinkedList 删除元素</h3>
|
||
<p>在 LinkedList 删除元素的操作中，我们首先要通过循环找到要删除的元素，如果要删除的位置处于 List 的前半段，就从前往后找；若其位置处于后半段，就从后往前找。</p>
|
||
<p>这样做的话，无论要删除较为靠前或较为靠后的元素都是非常高效的，但如果 List 拥有大量元素，移除的元素又在 List 的中间段，那效率相对来说会很低。</p>
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||
<h3>5.LinkedList 遍历元素</h3>
|
||
<p>LinkedList 的获取元素操作实现跟 LinkedList 的删除元素操作基本类似，通过分前后半段来循环查找到对应的元素。但是通过这种方式来查询元素是非常低效的，特别是在 for 循环遍历的情况下，每一次循环都会去遍历半个 List。</p>
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||
<p>所以在 LinkedList 循环遍历时，我们可以使用 iterator 方式迭代循环，直接拿到我们的元素，而不需要通过循环查找 List。</p>
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<h2>总结</h2>
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<p>前面我们已经从源码的实现角度深入了解了 ArrayList 和 LinkedList 的实现原理以及各自的特点。如果你能充分理解这些内容，很多实际应用中的相关性能问题也就迎刃而解了。</p>
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<p>就像如果现在还有人跟你说，“ArrayList 和 LinkedList 在新增、删除元素时，LinkedList 的效率要高于 ArrayList，而在遍历的时候，ArrayList 的效率要高于 LinkedList”，你还会表示赞同吗？</p>
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<p>现在我们不妨通过几组测试来验证一下。这里因为篇幅限制，所以我就直接给出测试结果了，对应的测试代码你可以访问<a href="https://github.com/nickliuchao/collection">Github</a>查看和下载。</p>
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<p><strong>1.ArrayList 和 LinkedList 新增元素操作测试</strong></p>
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<ul>
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||
<li>从集合头部位置新增元素</li>
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||
<li>从集合中间位置新增元素</li>
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||
<li>从集合尾部位置新增元素</li>
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</ul>
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||
<p>测试结果 (花费时间)：</p>
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<ul>
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<li>ArrayList>LinkedList</li>
|
||
<li>ArrayList<LinkedList</li>
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||
<li>ArrayList<LinkedList</li>
|
||
</ul>
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<p>通过这组测试，我们可以知道 LinkedList 添加元素的效率未必要高于 ArrayList。</p>
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||
<p>由于 ArrayList 是数组实现的，而数组是一块连续的内存空间，在添加元素到数组头部的时候，需要对头部以后的数据进行复制重排，所以效率很低；而 LinkedList 是基于链表实现，在添加元素的时候，首先会通过循环查找到添加元素的位置，如果要添加的位置处于 List 的前半段，就从前往后找；若其位置处于后半段，就从后往前找。因此 LinkedList 添加元素到头部是非常高效的。</p>
|
||
<p>同上可知，ArrayList 在添加元素到数组中间时，同样有部分数据需要复制重排，效率也不是很高；LinkedList 将元素添加到中间位置，是添加元素最低效率的，因为靠近中间位置，在添加元素之前的循环查找是遍历元素最多的操作。</p>
|
||
<p>而在添加元素到尾部的操作中，我们发现，在没有扩容的情况下，ArrayList 的效率要高于 LinkedList。这是因为 ArrayList 在添加元素到尾部的时候，不需要复制重排数据，效率非常高。而 LinkedList 虽然也不用循环查找元素，但 LinkedList 中多了 new 对象以及变换指针指向对象的过程，所以效率要低于 ArrayList。</p>
|
||
<p>说明一下，这里我是基于 ArrayList 初始化容量足够，排除动态扩容数组容量的情况下进行的测试，如果有动态扩容的情况，ArrayList 的效率也会降低。</p>
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<p><strong>2.ArrayList 和 LinkedList 删除元素操作测试</strong></p>
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<ul>
|
||
<li>从集合头部位置删除元素</li>
|
||
<li>从集合中间位置删除元素</li>
|
||
<li>从集合尾部位置删除元素</li>
|
||
</ul>
|
||
<p>测试结果 (花费时间)：</p>
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<ul>
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||
<li>ArrayList>LinkedList</li>
|
||
<li>ArrayList<LinkedList</li>
|
||
<li>ArrayList<LinkedList</li>
|
||
</ul>
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<p>ArrayList 和 LinkedList 删除元素操作测试的结果和添加元素操作测试的结果很接近，这是一样的原理，我在这里就不重复讲解了。</p>
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<p><strong>3.ArrayList 和 LinkedList 遍历元素操作测试</strong></p>
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<ul>
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||
<li>for(;;) 循环</li>
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||
<li>迭代器迭代循环</li>
|
||
</ul>
|
||
<p>测试结果 (花费时间)：</p>
|
||
<ul>
|
||
<li>ArrayList<LinkedList</li>
|
||
<li>ArrayList≈LinkedList</li>
|
||
</ul>
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||
<p>我们可以看到，LinkedList 的 for 循环性能是最差的，而 ArrayList 的 for 循环性能是最好的。</p>
|
||
<p>这是因为 LinkedList 基于链表实现的，在使用 for 循环的时候，每一次 for 循环都会去遍历半个 List，所以严重影响了遍历的效率；ArrayList 则是基于数组实现的，并且实现了 RandomAccess 接口标志，意味着 ArrayList 可以实现快速随机访问，所以 for 循环效率非常高。</p>
|
||
<p>LinkedList 的迭代循环遍历和 ArrayList 的迭代循环遍历性能相当，也不会太差，所以在遍历 LinkedList 时，我们要切忌使用 for 循环遍历。</p>
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||
<h2>思考题</h2>
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<p>我们通过一个使用 for 循环遍历删除操作 ArrayList 数组的例子，思考下 ArrayList 数组的删除操作应该注意的一些问题。</p>
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<pre><code>public static void main(String[] args)
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||
{
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||
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
|
||
list.add("a");
|
||
list.add("a");
|
||
list.add("b");
|
||
list.add("b");
|
||
list.add("c");
|
||
list.add("c");
|
||
remove(list);// 删除指定的“b”元素
|
||
|
||
for(int i=0; i<list.size(); i++)("c")()()(s : list)
|
||
{
|
||
System.out.println("element : " + s)list.get(i)
|
||
}
|
||
}
|
||
</code></pre>
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||
<p>从上面的代码来看，我定义了一个 ArrayList 数组，里面添加了一些元素，然后我通过 remove 删除指定的元素。请问以下两种写法，哪种是正确的？</p>
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<p>写法 1：</p>
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<pre><code>public static void remove(ArrayList<String> list)
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||
{
|
||
Iterator<String> it = list.iterator();
|
||
|
||
while (it.hasNext()) {
|
||
String str = it.next();
|
||
|
||
if (str.equals("b")) {
|
||
it.remove();
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
}
|
||
</code></pre>
|
||
<p>写法 2：</p>
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||
<pre><code>public static void remove(ArrayList<String> list)
|
||
{
|
||
for (String s : list)
|
||
{
|
||
if (s.equals("b"))
|
||
{
|
||
list.remove(s);
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
</code></pre>
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</div>
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</div>
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<div>
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<div style="float: left">
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</div>
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<div style="float: right">
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</div>
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</div>
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</div>
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</div>
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</div>
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</div>
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</div>
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