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LinkedList VS ArrayList

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Real_man Excellent
2018.03.21 21:09 字数 442

List,根据名字我们知道是有序的元素集合。先贴一张集合的关系图。这里我们分析LinkedList与ArrayList。

Collection结构

LinkedList与ArrayList

它们都实现了List接口。但是内部实现上有些区别,我们具体看下。

LinkedList以链表的方式实现
ArrayList内部以数组方式实现

插入操作

默认顺序插入

按照默认顺序插入,两者耗费的时间都是O(1)。

    // LinkedList add操作
    public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }
    // 新建一个节点。然后让最后一个节点指向新加入的节点
    // 如果最后一个为空,那么这是第一个新插入的节点
    // 否则,节点按链表方式接在后面
     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;
        
        // 增加大小,增加修改次数
        size++;
        modCount++;
    }

// ArrayList插入
    public boolean add(E e) {
        // 确保数组的容量足够。这个方法感兴趣可以看一下。
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    
指定index插入元素

ArrayList的最坏情况下性能为O(n),最好情况下为O(1)
LinkedList在任何情况下都是O(1)

// LinkedList
   public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));
    }
    
    // LinkedList节点的查找方法
        Node<E> node(int index) {
        // 不断的遍历索引的位置。
        // 如果index 为小于size的一半,从头遍历
        // index 大于size的一半,从尾部索引
        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }
    
    // 直接修改要插入
    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++;
    }
    
    //ArrayList 。
    //需要调用 System.arraycopy 扩充数组,数组中的元素都往后挪一个位置,在底层实现上应该是进行了(n-index)次的赋值操作。
    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++;
    }

删除操作

删除元素,与插入本质上是类似的,有兴趣可以阅读JDK内部实现方式。
ArrayList的删除操作最差情况下性能为O(n),最好为O(1),删除最后一个元素的时候性能为O(1)
LinkedList删除任何元素的性能都为O(1)

搜索元素

ArrayList的搜索性能为O(1)
LinkedList的搜索性能差一些,最差为O(n/2)

//LinkedList的搜索
public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }
    
    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);
        // 需要进行链表的遍历
        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

// ArrayList搜索
    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);

        return elementData(index);
    }
    
    //直接从数组的下标拿到元素即可。
    E elementData(int index) {
        return (E) elementData[index];
    }

注意事项

LinkedList与ArrayList的源码非常容易阅读,没什么难度。这里我们说一下它们的使用事项。

  • LinkedList因为要同时维护邻居节点的两个指针,内存消耗大于ArrayList。
  • 在频繁的插入和删除的时候,可以考虑使用LinkedList
  • 在频繁的搜索的时候,考虑使用ArrayList
  • 它们都不是非线程安全的。

想要获取线程安全的List

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
...
synchronized(list) {
      Iterator i = list.iterator(); // 必须在 synchronized 块中
      while (i.hasNext())
          foo(i.next());
  }

最后

文中可能有描述不正确的地方,如果有的话欢迎指出。不过LinkedList与ArrayList是数据结构中很基础的结构,JDK源码读起来也很简单,可以试着读一下。

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