Java中ArrayList和LinkedList区别

原文链接：http://pengcqu.iteye.com/blog/502676

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  

1. package com.mangocity.test;   
2. import java.util.LinkedList;   
3. import java.util.List;   
4. import java.util.Random;   
5. import java.util.ArrayList;   
6. import java.util.Arrays;   
7. import java.util.Collections;   
8. public class TestList ...{   
9.      public static final int N=50000;   
10.   
11.      public static List values;   
12.   
13.      static...{   
14.          Integer vals[]=new Integer[N];   
15.   
16.          Random r=new Random();   
17.   
18.          for(int i=0,currval=0;i<N;i++)...{   
19.              vals=new Integer(currval);   
20.              currval+=r.nextInt(100)+1;   
21.          }   
22.   
23.          values=Arrays.asList(vals);   
24.      }   
25.   
26.      static long timeList(List lst)...{   
27.          long start=System.currentTimeMillis();   
28.          for(int i=0;i<N;i++)...{   
29.              int index=Collections.binarySearch(lst, values.get(i));   
30.              if(index!=i)   
31.                  System.out.println("***错误***");   
32.          }   
33.          return System.currentTimeMillis()-start;   
34.      }   
35.      public static void main(String args[])...{   
36.          System.out.println("ArrayList消耗时间："+timeList(new ArrayList(values)));   
37.          System.out.println("LinkedList消耗时间："+timeList(new LinkedList(values)));   
38.      }   
39. }   

 
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  

1. package com.mangocity.test;   
2.   
3. import java.util.*;   
4. public class ListDemo {   
5.      static final int N=50000;   
6.      static long timeList(List list){   
7.      long start=System.currentTimeMillis();   
8.      Object o = new Object();   
9.      for(int i=0;i<N;i++)   
10.          list.add(0, o);   
11.      return System.currentTimeMillis()-start;   
12.      }   
13.      public static void main(String[] args) {   
14.          System.out.println("ArrayList耗时："+timeList(new ArrayList()));   
15.          System.out.println("LinkedList耗时："+timeList(new LinkedList()));   
16.      }   
17. }   

 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  

1. private static class Entry {   
2.          Object element;   
3.          Entry next;   
4.          Entry previous;   
5.      }   

 
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。

另一篇地址：http://blog.csdn.net/renfufei/article/details/17077425

1. List概述

List,就如图名字所示一样,是元素的有序列表。当我们讨论List时，将其与Set作对比是一个很好的办法,Set集合中的元素是无序且唯一的。
下图是Collection的类继承图,从图中你可以对本文所讨论的知识有大致的了解.

图1

2. ArrayList、LinkedList与Vector的对比
从图中可以看出,这三者都实现了List 接口.所有使用方式也很相似,主要区别在于因为实现方式的不同,所以对不同的操作具有不同的效率。
ArrayList 是一个可改变大小的数组.当更多的元素加入到ArrayList中时,其大小将会动态地增长.内部的元素可以直接通过get与set方法进行访问,因为ArrayList本质上就是一个数组.
LinkedList 是一个双链表,在添加和删除元素时具有比ArrayList更好的性能.但在get与set方面弱于ArrayList.
当然,这些对比都是指数据量很大或者操作很频繁的情况下的对比,如果数据和运算量很小,那么对比将失去意义.
Vector 和ArrayList类似,但属于强同步类。如果你的程序本身是线程安全的(thread-safe,没有在多个线程之间共享同一个集合/对象),那么使用ArrayList是更好的选择。
Vector和ArrayList在更多元素添加进来时会请求更大的空间。Vector每次请求其大小的双倍空间，而ArrayList每次对size增长50%.
而 LinkedList 还实现了 Queue 接口,该接口比List提供了更多的方法,包括 offer(),peek(),poll()等.
注意: 默认情况下ArrayList的初始容量非常小,所以如果可以预估数据量的话,分配一个较大的初始值属于最佳实践,这样可以减少调整大小的开销。
3. ArrayList示例

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1. public static void testArrayList() {  
2.     ArrayList<Integer> al = new ArrayList<Integer>();  
3.     al.add(3);  
4.     al.add(2);          
5.     al.add(1);  
6.     al.add(4);  
7.     al.add(5);  
8.     al.add(6);  
9.     al.add(6);  
10.   
11.   
12.     Iterator<Integer> iter1 = al.iterator();  
13.     while(iter1.hasNext()){  
14.         System.out.println(iter1.next());  
15.     }  
16. }  

4. LinkedList示例

[java] view plain copy

 

1. public static void testLinkedList() {  
2.     LinkedList<Integer> ll = new LinkedList<Integer>();  
3.     ll.add(3);  
4.     ll.add(2);          
5.     ll.add(1);  
6.     ll.add(4);  
7.     ll.add(5);  
8.     ll.add(6);  
9.     ll.add(6);  
10.   
11.   
12.     Iterator<Integer> iter2 = ll.iterator();  
13.     while(iter2.hasNext()){  
14.         System.out.println(iter2.next());  
15.     }  
16. }  

如上面的例子所示,其使用方式是相似的,实际的区别在于底层的实现方式以及操作的复杂性不同.
5. Vector
Vector和ArrayList几乎是完全相同的,唯一的区别在于Vector是同步类(synchronized).因此,开销就比ArrayList要大.正常情况下,大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector,因为同步完全可以由程序员自己来控制。
6. ArrayList与LinkedList性能对比
时间复杂度对比如下:
 ArrayListLinkedListget() O(1) O(n)add() O(1) O(1) amortizedremove() O(n) O(n)

* 表中的 add() 代表 add(E e),而 remove()代表 remove(int index)'

• ArrayList 对于随机位置的add/remove，时间复杂度为 O(n),但是对于列表末尾的添加/删除操作,时间复杂度是 O(1). 
• LinkedList对于随机位置的add/remove，时间复杂度为 O(n),但是对于列表 末尾/开头 的添加/删除操作,时间复杂度是 O(1).

我使用下面的代码来测试他们的性能:

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1. public static void testPerformance() {  
2.     ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();  
3.     LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>();  
4.   
5.     int   
6.     times = 10 * 1000;  
7.     // times = 100 * 1000;  
8.     // times = 1000 * 1000;  
9.     System.out.println("Test times = " + times);  
10.     System.out.println("-------------------------");  
11.     // ArrayList add  
12.     long startTime = System.nanoTime();  
13.   
14.     for (int i = 0; i < times; i++) {  
15.         arrayList.add(i);  
16.     }  
17.     long endTime = System.nanoTime();  
18.     long duration = endTime - startTime;  
19.     System.out.println(duration + " <--ArrayList add");  
20.   
21.     // LinkedList add  
22.     startTime = System.nanoTime();  
23.   
24.     for (int i = 0; i < times; i++) {  
25.         linkedList.add(i);  
26.     }  
27.     endTime = System.nanoTime();  
28.     duration = endTime - startTime;  
29.     System.out.println(duration + " <--LinkedList add");  
30.     System.out.println("-------------------------");  
31.     // ArrayList get  
32.     startTime = System.nanoTime();  
33.   
34.     for (int i = 0; i < times; i++) {  
35.         arrayList.get(i);  
36.     }  
37.     endTime = System.nanoTime();  
38.     duration = endTime - startTime;  
39.     System.out.println(duration + " <--ArrayList get");  
40.   
41.     // LinkedList get  
42.     startTime = System.nanoTime();  
43.   
44.     for (int i = 0; i < times; i++) {  
45.         linkedList.get(i);  
46.     }  
47.     endTime = System.nanoTime();  
48.     duration = endTime - startTime;  
49.     System.out.println(duration + " <--LinkedList get");  
50.     System.out.println("-------------------------");  
51.   
52.     // ArrayList remove  
53.     startTime = System.nanoTime();  
54.   
55.     for (int i = times - 1; i >= 0; i--) {  
56.         arrayList.remove(i);  
57.     }  
58.     endTime = System.nanoTime();  
59.     duration = endTime - startTime;  
60.     System.out.println(duration + " <--ArrayList remove");  
61.   
62.     // LinkedList remove  
63.     startTime = System.nanoTime();  
64.   
65.     for (int i = times - 1; i >= 0; i--) {  
66.         linkedList.remove(i);  
67.     }  
68.     endTime = System.nanoTime();  
69.     duration = endTime - startTime;  
70.     System.out.println(duration + " <--LinkedList remove");  
71. }  

输出结果如下:

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1. Test times = 10000  
2. -------------------------  
3. 1469985 <--ArrayList add  
4. 3530491 <--LinkedList add  
5. -------------------------  
6. 593678 <--ArrayList get  
7. 86914251 <--LinkedList get  
8. -------------------------  
9. 625651 <--ArrayList remove  
10. 2164320 <--LinkedList remove  

[java] view plain copy

 

1. Test times = 100000  
2. -------------------------  
3. 11480805 <--ArrayList add  
4. 26384338 <--LinkedList add  
5. -------------------------  
6. 714072 <--ArrayList get  
7. 10040809061 <--LinkedList get  
8. -------------------------  
9. 1203935 <--ArrayList remove  
10. 1595905 <--LinkedList remove  

[plain] view plain copy

 

1. 在 1000*1000次的运行中,很长时间过后, LinkedList的get日志还没有打印出来，大概是15分钟左右,结果还是没有出来.  

[java] view plain copy

 

1. Test times = 1000000  
2. -------------------------  
3. 132632998 <--ArrayList add  
4. 322885939 <--LinkedList add  
5. -------------------------  
6. 3690752 <--ArrayList get  
7. 1520315361147 <--LinkedList get  
8. -------------------------  
9. 8750043 <--ArrayList remove  
10. 13872885 <--LinkedList remove  

他们性能的差异相当明显,LinkedList在 add和remove 上更快,而在get上更慢(原文是这样的).

译者注: 译者的编译和执行环境是 MyEclipse的JDK6,不论怎么看,都是 ArrayList更胜一筹,所以,该怎么选择,请根据自己的实际情况来决定，最好自己做测试，因为数据类型不同,JDK版本不同,优化不同，就可能有不同的结果。

根据时间复杂度表格,以及测试结果,我们可以判断何时该用ArrayList,何时该用LinkedList.

简单来说,LinkedList更适用于:

• 没有大规模的随机读取
• 大量的增加/删除操作