一般大家都知道ArrayList和LinkedList的大致區(qū)別：
1.ArrayList是實(shí)現(xiàn)了基于動(dòng)態(tài)數(shù)組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，LinkedList基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
2.對(duì)于隨機(jī)訪問get和set，ArrayList覺得優(yōu)于LinkedList，因?yàn)長(zhǎng)inkedList要
移動(dòng)指針。
3.對(duì)于新增和刪除操作add和remove，LinedList比較占優(yōu)勢(shì)，因?yàn)锳rrayList要移動(dòng)數(shù)據(jù)。
ArrayList和LinkedList是兩個(gè)集合類，用于存儲(chǔ)一系列的對(duì)象引用(references)。例如我們可以用ArrayList來存儲(chǔ)一系列的String或者Integer。那么ArrayList和LinkedList在性能上有什么差別呢？什么時(shí)候應(yīng)該用ArrayList什么時(shí)候又該用LinkedList呢？
一．時(shí)間復(fù)雜度
首先一點(diǎn)關(guān)鍵的是，ArrayList的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是基于基礎(chǔ)的對(duì)象數(shù)組的，因此，它使用get方法訪問列表中的任意一個(gè)元素時(shí)(random access)，它的速度要比LinkedList快。LinkedList中的get方法是按照順序從列表的一端開始檢查，直到另外一端。對(duì)LinkedList而言，訪問列表中的某個(gè)指定元素沒有更快的方法了。
假設(shè)我們有一個(gè)很大的列表，它里面的元素已經(jīng)排好序了，這個(gè)列表可能是ArrayList類型的也可能是LinkedList類型的，現(xiàn)在我們對(duì)這個(gè)列表來進(jìn)行二分查找(binary search)，比較列表是ArrayList和LinkedList時(shí)的查詢速度，看下面的程序：
package testlist; 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<Integer> values; static { Integer vals[] = new Integer[N]; Random r = new Random(); for (int i = 0, currval = 0; i < N; i++) { vals[i] = new Integer(currval); currval += r.nextInt(100) + 1; } values = Arrays.asList(vals); } static long timeList(List<Integer> 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("***錯(cuò)誤***"); } return System.currentTimeMillis() - start; } public static void main(String args[]) { System.out.println("ArrayList消耗時(shí)間：" + timeList(new ArrayList<Integer>(values))); System.out.println("LinkedList消耗時(shí)間：" + timeList(new LinkedList<Integer>(values))); } } |
我得到的輸出是：
ArrayList消耗時(shí)間：31
LinkedList消耗時(shí)間：30688
這個(gè)結(jié)果不是固定的，但是基本上ArrayList的時(shí)間要明顯小于LinkedList的時(shí)間。因此在這種情況下不宜用LinkedList。二分查找法使用的隨機(jī)訪問(random access)策略，而LinkedList是不支持快速的隨機(jī)訪問的。對(duì)一個(gè)LinkedList做隨機(jī)訪問所消耗的時(shí)間與這個(gè)list的大小是成比例的。而相應(yīng)的，在ArrayList中進(jìn)行隨機(jī)訪問所消耗的時(shí)間是固定的。
如果只是遍歷一下：
packagetestlist; importjava.util.LinkedList; importjava.util.List; importjava.util.Random; importjava.util.ArrayList; importjava.util.Arrays; publicclassTestList{ publicstaticfinalintN=50000; publicstaticList<Integer>values; static{ Integervals[]=newInteger[N]; Randomr=newRandom(); for(inti=0,currval=0;i<N;i++){ vals[i]=newInteger(currval); currval+=r.nextInt(100)+1; } values=Arrays.asList(vals); } staticlongtimeList(List<Integer>lst){ longstart=System.currentTimeMillis(); for(inti=0;i<lst.size();i++){ lst.get(i); } returnSystem.currentTimeMillis()-start; } publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ System.out.println("ArrayList消耗時(shí)間："+timeList(newArrayList<Integer>(values))); System.out.println("LinkedList消耗時(shí)間："+timeList(newLinkedList<Integer>(values))); } } |
輸出：
ArrayList消耗時(shí)間：0
LinkedList消耗時(shí)間：1703
這是否表明ArrayList總是比LinkedList性能要好呢？這并不一定，在某些情況下LinkedList的表現(xiàn)要優(yōu)于ArrayList，有些算法在LinkedList中實(shí)現(xiàn)時(shí)效率更高。比方說，利用Collections.reverse方法對(duì)列表進(jìn)行反轉(zhuǎn)時(shí)，其性能就要好些。
看這樣一個(gè)例子，加入我們有一個(gè)列表，要對(duì)其進(jìn)行大量的插入和刪除操作，在這種情況下LinkedList就是一個(gè)較好的選擇。請(qǐng)看如下一個(gè)極端的例子，我們重復(fù)的在一個(gè)列表的開端插入一個(gè)元素：
package testlist; import java.util.ArrayList; import java.util.LinkedList; import java.util.List; public class ListDemo { static final int N = 50000; static long timeList(List<Object> 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耗時(shí)：" + timeList(new ArrayList<Object>())); System.out.println("LinkedList耗時(shí)：" + timeList(new LinkedList<Object>())); } } |
這時(shí)我的輸出結(jié)果是：
ArrayList耗時(shí)：1813
LinkedList耗時(shí)：0
這和前面一個(gè)例子的結(jié)果截然相反，當(dāng)一個(gè)元素被加到ArrayList的最開端時(shí)，所有已經(jīng)存在的元素都會(huì)后移，這就意味著數(shù)據(jù)移動(dòng)和復(fù)制上的開銷。相反的，將一個(gè)元素加到LinkedList的最開端只是簡(jiǎn)單的未這個(gè)元素分配一個(gè)記錄，然后調(diào)整兩個(gè)連接。在LinkedList的開端增加一個(gè)元素的開銷是固定的，而在ArrayList的開端增加一個(gè)元素的開銷是與ArrayList的大小成比例的。
二．空間復(fù)雜度
在LinkedList中有一個(gè)私有的內(nèi)部類，定義如下：
private static class Entry<E> { E element; Entry<E> next; Entry<E> previous; Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) { this.element = element; this.next = next; this.previous = previous; } } |
每個(gè)Entry對(duì)象reference列表中的一個(gè)元素，同時(shí)還有在LinkedList中它的上一個(gè)元素和下一個(gè)元素。一個(gè)有1000個(gè)元素的LinkedList對(duì)象將有1000個(gè)鏈接在一起的Entry對(duì)象，每個(gè)對(duì)象都對(duì)應(yīng)于列表中的一個(gè)元素。這樣的話，在一個(gè)LinkedList結(jié)構(gòu)中將有一個(gè)很大的空間開銷，因?yàn)樗鎯?chǔ)這1000個(gè)Entity對(duì)象的相關(guān)信息。
ArrayList使用一個(gè)內(nèi)置的數(shù)組來存儲(chǔ)元素，這個(gè)數(shù)組的起始容量是10.當(dāng)數(shù)組需要增長(zhǎng)時(shí)，新的容量按如下公式獲得：新容量=(舊容量*3)/2+1，也就是說每一次容量大概會(huì)增長(zhǎng)50%。這就意味著，如果你有一個(gè)包含大量元素的ArrayList對(duì)象，那么最終將有很大的空間會(huì)被浪費(fèi)掉，這個(gè)浪費(fèi)是由ArrayList的工作方式本身造成的。如果沒有足夠的空間來存放新的元素，數(shù)組將不得不被重新進(jìn)行分配以便能夠增加新的元素。對(duì)數(shù)組進(jìn)行重新分配，將會(huì)導(dǎo)致性能急劇下降。如果我們知道一個(gè)ArrayList將會(huì)有多少個(gè)元素，我們可以通過構(gòu)造方法來指定容量。我們還可以通過trimToSize方法在ArrayList分配完畢之后去掉浪費(fèi)掉的空間。
三．總結(jié)
ArrayList和LinkedList在性能上各有優(yōu)缺點(diǎn)，都有各自所適用的地方，總的說來可以描述如下：
1．對(duì)ArrayList和LinkedList而言，在列表末尾增加一個(gè)元素所花的開銷都是固定的。對(duì)ArrayList而言，主要是在內(nèi)部數(shù)組中增加一項(xiàng)，指向所添加的元素，偶爾可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)數(shù)組重新進(jìn)行分配；而對(duì)LinkedList而言，這個(gè)開銷是統(tǒng)一的，分配一個(gè)內(nèi)部Entry對(duì)象。
2．在ArrayList的中間插入或刪除一個(gè)元素意味著這個(gè)列表中剩余的元素都會(huì)被移動(dòng)；而在LinkedList的中間插入或刪除一個(gè)元素的開銷是固定的。
3．LinkedList不支持高效的隨機(jī)元素訪問。
4．ArrayList的空間浪費(fèi)主要體現(xiàn)在在list列表的結(jié)尾預(yù)留一定的容量空間，而LinkedList的空間花費(fèi)則體現(xiàn)在它的每一個(gè)元素都需要消耗相當(dāng)?shù)目臻g
可以這樣說：當(dāng)操作是在一列數(shù)據(jù)的后面添加數(shù)據(jù)而不是在前面或中間,并且需要隨機(jī)地訪問其中的元素時(shí),使用ArrayList會(huì)提供比較好的性能；當(dāng)你的操作是在一列數(shù)據(jù)的前面或中間添加或刪除數(shù)據(jù),并且按照順序訪問其中的元素時(shí),就應(yīng)該使用LinkedList了。