Java中ArrayList和LinkedList差别

一般大家都知道ArrayList和LinkedList的大致差别：

1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。 

2.对于随机訪问get和set。ArrayList认为优于LinkedList，由于LinkedList要移动指针。

3.对于新增和删除操作add和remove，LinedList比較占优势，由于ArrayList要移动数据。

4.ArrayList:随机訪问，顺序存储。LinkedList:顺序訪问，随机存储；



ArrayList和LinkedList是两个集合类，用于存储一系列的对象引用(references)。比如我们能够用ArrayList来存储一系列的String或者Integer。

那么ArrayList和LinkedList在性能上有什么区别呢？什么时候应该用ArrayList什么时候又该用LinkedList呢？

一．时间复杂度 

首先一点关键的是。ArrayList的内部实现是基于基础的对象数组的，因此。它使用get方法訪问列表中的随意一个元素时(random access)，它的速度要比LinkedList快。LinkedList中的get方法是依照顺序从列表的一端開始检查，直到另外一端。对LinkedList而言。訪问列表中的某个指定元素没有更快的方法了。

如果我们有一个非常大的列表，它里面的元素已经排好序了。这个列表可能是ArrayList类型的也可能是LinkedList类型的，如今我们对这个列表来进行二分查找(binary search)，比較列表是ArrayList和LinkedList时的查询速度，看以下的程序：

package com.story.test;

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
public class TestList{
    public static final int TIMES = 50000;
    public static List values; 

    static{
    	Integer vals[]=new Integer[TIMES];
        Random r=new Random();
        for(int i=0,currval=0;i < TIMES;i++){
        	vals[i] = new Integer(currval);
            currval += r.nextInt(100)+1;
        }
        values = Arrays.asList(vals);
    }

    static long timeList(List lst){
    	long start = System.currentTimeMillis();
    	for(int i = 0;i < TIMES;i++){
    		int index = Collections.binarySearch(lst, values.get(i));
    		if(index != i){
    			System.out.println("***错误***");
    		}
    	}
    	return System.currentTimeMillis()-start;
    }

    public static void main(String args[]){
    	System.out.println("ArrayList消耗时间："+timeList(new ArrayList(values)));
        System.out.println("LinkedList消耗时间："+timeList(new LinkedList(values)));
    }

}

我得到的输出是：

ArrayList消耗时间：11

LinkedList消耗时间：5665

这个结果不是固定的，可是基本上ArrayList的时间要明显小于LinkedList的时间。因此在这样的情况下不宜用LinkedList。

二分查找法使用的随机訪问(random access)策略。而LinkedList是不支持高速的随机訪问的。对一个LinkedList做随机訪问所消耗的时间与这个list的大小是成比例的。

而对应的，在ArrayList中进行随机訪问所消耗的时间是固定的。 

这是否表明ArrayList总是比LinkedList性能要好呢？这并不一定，在某些情况下LinkedList的表现要优于ArrayList，有些算法在LinkedList中实现时效率更高。

例如说。利用Collections.reverse方法对列表进行反转时。其性能就要好些。 

看这样一个样例，增加我们有一个列表，要对其进行大量的插入和删除操作，在这样的情况下LinkedList就是一个较好的选择。请看例如以下一个极端的样例，我们反复的在一个列表的开端插入一个元素：

package com.story.test;

import java.util.*;
public class ListTest {
	static final int TIMES = 50000;

	static long timeList(List list){
		long start=System.currentTimeMillis();
	    Object o = new Object();
	    for(int i=0; i < TIMES; i++){
	    	list.add(0,o);
	    }
	    return System.currentTimeMillis()-start;
	}

	public static void main(String[] args){
		System.out.println("ArrayList耗时："+timeList(new ArrayList()));
        System.out.println("LinkedList耗时："+timeList(new LinkedList()));
	}
}

这时我的输出结果是：

ArrayList耗时：264

LinkedList耗时：7

这和前面一个样例的结果截然相反，当一个元素被加到ArrayList的最开端时，全部已经存在的元素都会后移，这就意味着数据移动和复制上的开销。

相反的。将一个元素加到LinkedList的最开端仅仅是简单的未这个元素分配一个记录。然后调整两个连接。

在LinkedList的开端添加一个元素的开销是固定的，而在ArrayList的开端添加一个元素的开销是与ArrayList的大小成比例的。

二．空间复杂度 

在LinkedList中有一个私有的内部类，定义例如以下：

private static class Entry {
    Object element;
    Entry next;
    Entry previous;
}

每一个Entry对象reference列表中的一个元素，同一时候还有在LinkedList中它的上一个元素和下一个元素。

一个有1000个元素的LinkedList对象将有1000个链接在一起的Entry对象。每一个对象都相应于列表中的一个元素。这种话，在一个LinkedList结构中将有一个非常大的空间开销，由于它要存储这1000个Entity对象的相关信息。

ArrayList使用一个内置的数组来存储元素，这个数组的起始容量是10.当数组须要增长时，新的容量按例如以下公式获得：新容量=(旧容量*3)/2+1，也就是说每一次容量大概会增长50%。这就意味着，假设你有一个包括大量元素的ArrayList对象，那么终于将有非常大的空间会被浪费掉，这个浪费是由ArrayList的工作方式本身造成的。

假设没有足够的空间来存放新的元素。数组将不得不被又一次进行分配以便能够添加新的元素。对数组进行又一次分配，将会导致性能急剧下降。假设我们知道一个ArrayList将会有多少个元素，我们能够通过构造方法来指定容量。

我们还能够通过trimToSize方法在ArrayList分配完成之后去掉浪费掉的空间。

三．总结 

ArrayList和LinkedList在性能上各有优缺点。都有各自所适用的地方，总的说来能够描写叙述例如以下： 

1．对ArrayList和LinkedList而言，在列表末尾添加一个元素所花的开销都是固定的。

对ArrayList而言，主要是在内部数组中添加一项，指向所加入的元素，偶尔可能会导致对数组又一次进行分配；而对LinkedList而言。这个开销是统一的。分配一个内部Entry对象。

2．在ArrayList的中间插入或删除一个元素意味着这个列表中剩余的元素都会被移动；而在LinkedList的中间插入或删除一个元素的开销是固定的。

3．LinkedList不支持高效的随机元素訪问。

4．ArrayList的空间浪费主要体如今在list列表的结尾预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体如今它的每个元素都须要消耗相当的空间。

能够这样说：当操作是在一列数据的后面加入数据而不是在前面或中间,而且须要随机地訪问当中的元素时,使用ArrayList会提供比較好的性能。当你的操作是在一列数据的前面或中间加入或删除数据,而且依照顺序訪问当中的元素时,就应该使用LinkedList了。