ArrayList与LinkedList的区别

一般大家都知道ArrayList和LinkedList的大致区别：

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.对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。

3.对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。

ArrayList和LinkedList是两个集合 类，用于存储一系列的对象引用(references)。例如我们可以用ArrayList来存储一系列的String或者Integer。那么 ArrayList和LinkedList在性能上有什么差别呢？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方法访问列表中的任意一个元素时 (random access)，它的速度要比LinkedList快。LinkedList中的get方法是按照顺序从列表的一端开始检查，直到另外一端。对 LinkedList而言，访问列表中的某个指定元素没有更快的方法了。

假设我们有一个很大的列表，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，现在我们对这个列表来进行二分查找(binary search)，比较列表是ArrayList和LinkedList时的查询速度，看下面的程序：

Java代码


package com.mangocity.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 N=50000;  public static List values;  static...{  Integer vals[]=new Integer[N];  Random r=new Random();  for(int i=0,currval=0;i<N;i++)...{  vals=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<N;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：15

LinkedList消耗时间：2596

这个结果不是固定的，但是基本上ArrayList的时间要明显小于LinkedList的时间。因此在这种情况下不宜用LinkedList。二分查找法使用的随机访问(random access)策略，而LinkedList是不支持快速的随机访问的。对一个LinkedList做随机访问所消耗的时间与这个list的大小是成比例的。而相应的，在ArrayList中进行随机访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。比方说，利用 Collections.reverse方法对列表进行反转时，其性能就要好些。

看这样一个例子，加入我们有一个列表，要对其进行大量的插入和删除操作，在这种情况下 LinkedList就是一个较好的选择。请看如下一个极端的例子，我们重复的在一个列表的开端插入一个元素：

Java代码


package com.mangocity.test;  import java.util.*;  public class ListDemo {  static final int N=50000;  static long timeList(List list){  long start=System.currentTimeMillis();  Object o = new Object();  for(int i=0;i<N;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：2463

LinkedList耗时：15

这和前面一个例子的结果截然相反，当一个元素被加到ArrayList的最开端时，所有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的最开端只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的开端增加一个元素的开销是固定的，而在ArrayList的开端增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，定义如下：

Java代码


private static class Entry {  Object element;  Entry next;  Entry previous;  }
每个Entry对象 reference列表中的一个元素，同时还有在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，每个对象都对应于列表中的一个元素。这样的话，在一个LinkedList结构中将有一个很大的空间开销，因为它要存储这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.当数组需要增长时，新的容量按如下公式获得：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，如果你有一个包含大量元素的ArrayList对象，那么最终将有很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。如果没有足够的空间来存放新的元素，数组将不得不被重新进行分配以便能够增加新的元素。对数组进行重新分配，将会导致性能急剧下降。如果我们知道一个ArrayList将会有多少个元素，我们可以通过构造方法来指定容量。我们还可以通过trimToSize方法在ArrayList分配完毕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，总的说来可以描述如下：

1．对ArrayList和LinkedList而言，在列表末尾增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增加一项，指向所添加的元素，偶尔可能会导致对数组重新进行分配；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访问。

4．ArrayList的空 间浪费主要体现在在list列表的结尾预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗相当的空间

可以这样说：当操作是在一列数据的后面添加数据而不是在前面或中间,并且需要随机地访问其中的元素时,使用ArrayList会提供比较好的性能；当你的操作是在一列数据的前面或中间添加或删除数据,并且按照顺序访问其中的元素时,就应该使用LinkedList了。