1 二者的区别

  • 底层数据结构：
    • ArrayList底层是通过动态数组实现的
    • LinkedList底层是通过双向链表实现的
  • 随机访问
    • ArrayList的随机访问get和set要优于LinkedList，因为LinkedList需要遍历移动指针
    • LinkedList的随机访问时间复杂度是$O(N)$，ArrayList的随机访问时间复杂度是$O(1)$
  • 插入和删除操作
    • 对于插入和删除操作而言，LinkedList并不比ArrayList快，因为LinkedList需要定位到某个插入或者删除的位置（index）也需要$O(N)$的时间复杂度，数据量越大，LinkedList较ArrayList的性能就越低（后面的测试用例可证明这一点）。

2 源码分析

2.1 ArrayList中的随机访问、添加和删除部分源码如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
//获取index位置的元素值
public E get(int index) {
    rangeCheck(index); //首先判断index的范围是否合法
 
    return elementData(index);
}
 
//将index位置的值设为element，并返回原来的值
public E set(int index, E element) {
    rangeCheck(index);
 
    E oldValue = elementData(index);
    elementData[index] = element;
    return oldValue;
}
 
//将element添加到ArrayList的指定位置
public void add(int index, E element) {
    rangeCheckForAdd(index);
 
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    //将index以及index之后的数据复制到index+1的位置往后，即从index开始向后挪了一位
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                     size - index); 
    elementData[index] = element; //然后在index处插入element
    size++;
}
 
//删除ArrayList指定位置的元素
public E remove(int index) {
    rangeCheck(index);
 
    modCount++;
    E oldValue = elementData(index);
 
    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        //向左挪一位，index位置原来的数据已经被覆盖了
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                         numMoved);
    //多出来的最后一位删掉
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
 
    return oldValue;
}

2.2 LinkedList中的随机访问、添加和删除部分源码如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
//获得第index个节点的值
public E get(int index) {
	checkElementIndex(index);
	return node(index).item;
}
 
//设置第index元素的值
public E set(int index, E element) {
	checkElementIndex(index);
	Node<E> x = node(index);
	E oldVal = x.item;
	x.item = element;
	return oldVal;
}
 
//在index个节点之前添加新的节点
public void add(int index, E element) {
	checkPositionIndex(index);
 
	if (index == size)
		linkLast(element);
	else
		linkBefore(element, node(index));
}
 
//删除第index个节点
public E remove(int index) {
	checkElementIndex(index);
	return unlink(node(index));
}
 
//定位index处的节点
Node<E> node(int index) {
	// assert isElementIndex(index);
	//index<size/2时，从头开始找
	if (index < (size >> 1)) {
		Node<E> x = first;
		for (int i = 0; i < index; i++)
			x = x.next;
		return x;
	} else { //index>=size/2时，从尾开始找
		Node<E> x = last;
		for (int i = size - 1; i > index; i--)
			x = x.prev;
		return x;
	}
}

从源码可以看出，ArrayList想要get(int index)元素时，直接返回index位置上的元素，而LinkedList需要通过for循环进行查找，虽然LinkedList已经在查找方法上做了优化，比如index < size / 2，则从左边开始查找，反之从右边开始查找，但是还是比ArrayList要慢。这点是毋庸置疑的。
ArrayList想要在指定位置插入或删除元素时，主要耗时的是System.arraycopy动作，会移动index后面所有的元素；LinkedList主耗时的是要先通过for循环找到index，然后直接插入或删除。

2.3 测试用例

这就导致了两者并非一定谁快谁慢，下面通过一个测试程序来测试一下两者插入的速度：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
import java.util.ArrayList;  
import java.util.Collections;  
import java.util.LinkedList;  
import java.util.List;  
/*
 * @description 测试ArrayList和LinkedList插入的效率
 * @eson_15     
 */
public class ArrayOrLinked {  
    static List<Integer> array=new ArrayList<Integer>();  
    static List<Integer> linked=new LinkedList<Integer>();  
  
    public static void main(String[] args) {  
  
    	//首先分别给两者插入10000条数据
        for(int i=0;i<10000;i++){  
            array.add(i);  
            linked.add(i);  
        }  
        //获得两者随机访问的时间
        System.out.println("array time:"+getTime(array));  
        System.out.println("linked time:"+getTime(linked));  
        //获得两者插入数据的时间
        System.out.println("array insert time:"+insertTime(array));  
        System.out.println("linked insert time:"+insertTime(linked));  
  
    }  
    public static long getTime(List<Integer> list){  
        long time=System.currentTimeMillis();  
        for(int i = 0; i < 10000; i++){  
            int index = Collections.binarySearch(list, list.get(i));  
            if(index != i){  
                System.out.println("ERROR!");  
            }  
        }  
        return System.currentTimeMillis()-time;  
    }  
    
    //插入数据
    public static long insertTime(List<Integer> list){ 
    	/*
    	 * 插入的数据量和插入的位置是决定两者性能的主要方面，
    	 * 我们可以通过修改这两个数据，来测试两者的性能
    	 */
    	long num = 10000; //表示要插入的数据量
    	int index = 1000; //表示从哪个位置插入
        long time=System.currentTimeMillis();  
        for(int i = 1; i < num; i++){  
            list.add(index, i);     
        }  
        return System.currentTimeMillis()-time;  
          
    }  
  
}

主要有两个因素决定他们的效率，插入的数据量和插入的位置。我们可以在程序里改变这两个因素来测试它们的效率。
当数据量较小时，测试程序中，大约小于30的时候，两者效率差不多，没有显著区别；当数据量较大时，大约在容量的1/10处开始，LinkedList的效率就开始没有ArrayList效率高了，特别到一半以及后半的位置插入时，LinkedList效率明显要低于ArrayList，而且数据量越大，越明显。比如我测试了一种情况，在index=1000的位置(容量的1/10)插入10000条数据和在index=5000的位置以及在index=9000的位置插入10000条数据的运行时间如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
在index=1000出插入结果：
array time:4
linked time:240
array insert time:20
linked insert time:18
 
在index=5000处插入结果：
array time:4
linked time:229
array insert time:13
linked insert time:90
 
在index=9000处插入结果：
array time:4
linked time:237
array insert time:7
linked insert time:92

从运行结果看，LinkedList的效率是越来越差。
所以当插入的数据量很小时，两者区别不太大，当插入的数据量大时，大约在容量的1/10之前，LinkedList会优于ArrayList，在其后就劣与ArrayList，且越靠近后面越差。所以个人觉得，一般首选用ArrayList，由于LinkedList可以实现栈、队列以及双端队列等数据结构，所以当特定需要时候，使用LinkedList，当然咯，数据量小的时候，两者差不多，视具体情况去选择使用；当数据量大的时候，如果只需要在靠前的部分插入或删除数据，那也可以选用LinkedList，反之选择ArrayList反而效率更高。

Reference

https://blog.csdn.net/eson_15/article/details/51145788

写在最后

欢迎大家关注鄙人的公众号【麦田里的守望者zhg】，让我们一起成长，谢谢。
微信公众号