ArrayList 和 LinkedList 的区别(底层数据结构)： 什么时候使用arrayList，什么时候使用LinkedList (一个小时)

Posted 2020-10-22

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是实现了基于动态数组的数据结构，根据源码来了解下为什么随机get/set快 add/remove慢

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
transient Object[] elementData; //动态数组
 public boolean add(E e) {
// 检查数组的大小是否足够，如果不够将创建一个尺寸扩大一倍新数组，
//将原数组的数据拷贝到新数组中，原数组丢弃，这里会很
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

    
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
/**
*尺寸不够扩大创建新数组尺寸扩大一倍，数据拷贝到新数组，原数组丢弃
**/
 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);
    }
    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;
    }
}

add,remove慢

 以下两点可以体现慢

1，扩容

ArrayList里面维护了一个数组，add时：

检查数组的大小是否足够，如果不够将创建一个尺寸扩大一倍新数组，
将原数组的数据拷贝到新数组中，原数组丢弃，这里会很慢
调用数组方法：

Arrays.copyOf(elementData, newCapacity) 

2，多个元素发生移动
remove时：
将指定索引的元素移除是通过数组移动调用

System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);
一次删除会有多个元素发生移动如图
同理，add（int,E）向一个指定的位置加元素也会发生多个元素移动，

 

get/set则直接从数组中根据索引取出元素

     public E get(int index) {
            rangeCheck(index);

            return elementData(index);
        }
      public E set(int index, E element) {
            rangeCheck(index);

            E oldValue = elementData(index);
            elementData[index] = element;
            return oldValue;
        }
      E elementData(int index) {
            return (E) elementData[index];
        }

get/set

 

数组在内存中是连续存储的，所以它的索引速度非常快，而且赋值与修改元素也很简单

一、数组

数组在内存中是连续存储的，所以它的索引速度非常快，而且赋值与修改元素也很简单。

1、一维数组

声明一个数组:
int[] array = new int[5];
 

初始化一个数组:
int[] array1 = new int[5] { 1, 3, 5, 7, 9 }; //定长


声明并初始化：
int[] array2 = { 1, 3, 5, 7, 9 }; //不定长
 


2、多维数组
int[,] numbers = new int[3, 2] { {1, 2}, {3, 4}, {5, 6} };
但是数组存在一些不足的地方。在数组的两个数据间插入数据是很麻烦的，而且在声明数组的时候必须指定数组的长度，数组的长度过长，会造成内存浪费，
过短会造成数据溢出的错误。如果在声明数组时我们不清楚数组的长度，就会变得很麻烦。

    针对数组的这些缺点，.net中最先提供了ArrayList对象来克服这些缺点。

 

LinkedList基于链表的数据结构
每个元素都包含了 上一个和下一个元素的引用，所以add/remove 只会影响到上一个和下一个元素，

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
   public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }
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++;
    }
 public E remove() {
        return removeFirst();
    }
    public E removeFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkFirst(f);
    }
  private E unlinkFirst(Node<E> f) {
        // assert f == first && f != null;
        final E element = f.item;
        final Node<E> next = f.next;
        f.item = null;
        f.next = null; // help GC
        first = next;
        if (next == null)
            last = null;
        else
            next.prev = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }
}

add/remove

链表

 

删除时只要改变下，周围2个元素的引用

 

linkedList get/set就慢了
get(int) 传入索引与 size的1/2比较，大于一半则从最后一个元素开始遍历挨个查找，

小于一半则从第一个元素开始遍历挨个查找

  public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }
    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);

        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;
        }
    }
 public E set(int index, E element) {
        checkElementIndex(index);
        Node<E> x = node(index);
        E oldVal = x.item;
        x.item = element;
        return oldVal;
    }

get/set