ArrayList和LinkedList的區別
參考：
https://blog.csdn.net/qing_gee/article/details/108841587
https://blog.csdn.net/eson_15/article/details/51145788
https://www.cnblogs.com/wwwcnblogscom/p/8036411.html
ArrayList 和 LinkedList有什麼區別
ArrayList 和 LinkedList 有什麼區別，是面試官非常喜歡問的一個問題。可能大部分小夥伴和我一樣，能回答出“ArrayList 是基於陣列實現的，LinkedList 是基於雙向連結串列實現的。”
關於這一點，我之前的文章裡也提到過了。但說實話，這樣蒼白的回答並不能令面試官感到滿意，他還想知道的更多。
那假如小夥伴們繼續做出下面這樣的回答：
“ArrayList 在新增和刪除元素時，因為涉及到陣列複製，所以效率比 LinkedList 低，而在遍歷的時候，ArrayList 的效率要高於 LinkedList。”
面試官會感到滿意嗎？我只能說，如果面試官比較仁慈的話，他可能會讓我們回答下一個問題；否則的話，他會讓我們回家等通知，這一等，可能意味著杳無音訊了。
為什麼會這樣呢？為什麼為什麼？回答的不對嗎？
暴躁的小夥伴請喝口奶茶冷靜一下。冷靜下來後，請隨我來，讓我們一起肩並肩、手拉手地深入地研究一下 ArrayList 和 LinkedList 的資料結構、實現原理以及原始碼，可能神祕的面紗就揭開了。
01、ArrayList 是如何實現的？
ArrayList 實現了 List 介面，繼承了 AbstractList 抽象類，底層是基於陣列實現的，並且實現了動態擴容。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
transient Object[] elementData;
private int size;
} ArrayList 還實現了 RandomAccess 介面，這是一個標記介面：
public interface RandomAccess {
}內部是空的，標記“實現了這個介面的類支援快速（通常是固定時間）隨機訪問”。快速隨機訪問是什麼意思呢？就是說不需要遍歷，就可以通過下標（索引）直接訪問到記憶體地址。
public E get(int index) {
Objects.checkIndex(index, size);
return elementData(index);
}
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}ArrayList 還實現了 Cloneable 介面，這表明 ArrayList 是支援拷貝的。ArrayList 內部的確也重寫了 Object 類的 clone() 方法。
public Object clone() {
try {
ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn't happen, since we are Cloneable
throw new InternalError(e);
}
}ArrayList 還實現了 Serializable 介面，同樣是一個標記介面：
public interface Serializable {
}內部也是空的，標記“實現了這個介面的類支援序列化”。序列化是什麼意思呢？Java 的序列化是指，將物件轉換成以位元組序列的形式來表示，這些位元組序中包含了物件的欄位和方法。序列化後的物件可以被寫到資料庫、寫到檔案，也可用於網路傳輸。
眼睛雪亮的小夥伴可能會注意到，ArrayList 中的關鍵欄位 elementData 使用了 transient 關鍵字修飾，這個關鍵字的作用是，讓它修飾的欄位不被序列化。
這不前後矛盾嗎？一個類既然實現了 Serilizable 介面，肯定是想要被序列化的，對吧？那為什麼儲存關鍵資料的 elementData 又不想被序列化呢?
這還得從 “ArrayList 是基於陣列實現的”開始說起。大家都知道，陣列是定長的，就是說，陣列一旦聲明瞭，長度（容量）就是固定的，不能像某些東西一樣伸縮自如。這就很麻煩，陣列一旦裝滿了，就不能新增新的元素進來了。
ArrayList 不想像陣列這樣活著，它想能屈能伸，所以它實現了動態擴容。一旦在新增元素的時候，發現容量用滿了 s == elementData.length，就按照原來陣列的 1.5 倍（oldCapacity >> 1）進行擴容。擴容之後，再將原有的陣列複製到新分配的記憶體地址上 Arrays.copyOf(elementData, newCapacity)。
private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
if (s == elementData.length)
elementData = grow();
elementData[s] = e;
size = s + 1;
}
private Object[] grow() {
return grow(size + 1);
}
private Object[] grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity,
minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */
oldCapacity >> 1 /* preferred growth */);
return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
} else {
return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)];
}
}動態擴容意味著什麼？大傢伙想一下。嗯，還是我來告訴大家答案吧，有點迫不及待。
意味著陣列的實際大小可能永遠無法被填滿的，總有多餘出來空置的記憶體空間。
比如說，預設的陣列大小是 10，當新增第 11 個元素的時候，陣列的長度擴容了 1.5 倍，也就是 15，意味著還有 4 個記憶體空間是閒置的，對吧？
序列化的時候，如果把整個陣列都序列化的話，是不是就多序列化了 4 個記憶體空間。當儲存的元素數量非常非常多的時候，閒置的空間就非常非常大，序列化耗費的時間就會非常非常多。
於是，ArrayList 做了一個愉快而又聰明的決定，內部提供了兩個私有方法 writeObject 和 readObject 來完成序列化和反序列化。
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out element count, and any hidden stuff
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
// Write out size as capacity for behavioral compatibility with clone()
s.writeInt(size);
// Write out all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}從 writeObject 方法的原始碼中可以看得出，它使用了 ArrayList 的實際大小 size 而不是陣列的長度（elementData.length）來作為元素的上限進行序列化。
此處應該有掌聲啊！不是為我，為 Java 原始碼的作者們，他們真的是太厲害了，可以用兩個詞來形容他們——殫精竭慮、精益求精。
02、LinkedList 是如何實現的？
LinkedList 是一個繼承自 AbstractSequentialList 的雙向連結串列，因此它也可以被當作堆疊、佇列或雙端佇列進行操作。
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
transient int size = 0;
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;
}LinkedList 內部定義了一個 Node 節點，它包含 3 個部分：元素內容 item，前引用 prev 和後引用 next。程式碼如下所示：
private static class Node<E> {
E item;
LinkedList.Node<E> next;
LinkedList.Node<E> prev;
Node(LinkedList.Node<E> prev, E element, LinkedList.Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}LinkedList 還實現了 Cloneable 介面，這表明 LinkedList 是支援拷貝的。
LinkedList 還實現了 Serializable 介面，這表明 LinkedList 是支援序列化的。眼睛雪亮的小夥伴可能又注意到了，LinkedList 中的關鍵欄位 size、first、last 都使用了 transient 關鍵字修飾，這不又矛盾了嗎？到底是想序列化還是不想序列化？
答案是 LinkedList 想按照自己的方式序列化，來看它自己實現的 writeObject() 方法：
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out any hidden serialization magic
s.defaultWriteObject();
// Write out size
s.writeInt(size);
// Write out all elements in the proper order.
for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
s.writeObject(x.item);
}發現沒？LinkedList 在序列化的時候只保留了元素的內容 item，並沒有保留元素的前後引用。這樣就節省了不少記憶體空間，對吧？
那有些小夥伴可能就疑惑了，只保留元素內容，不保留前後引用，那反序列化的時候怎麼辦？
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden serialization magic
s.defaultReadObject();
// Read in size
int size = s.readInt();
// Read in all elements in the proper order.
for (int i = 0; i < size; i++)
linkLast((E)s.readObject());
}
void linkLast(E e) {
final LinkedList.Node<E> l = last;
final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}注意 for 迴圈中的 linkLast() 方法，它可以把連結串列重新連結起來，這樣就恢復了連結串列序列化之前的順序。很妙，對吧？
和 ArrayList 相比，LinkedList 沒有實現 RandomAccess 介面，這是因為 LinkedList 儲存資料的記憶體地址是不連續的，所以不支援隨機訪問。
03、ArrayList 和 LinkedList 新增元素時究竟誰快？
前面我們已經從多個維度瞭解了 ArrayList 和 LinkedList 的實現原理和各自的特點。那接下來，我們就來聊聊 ArrayList 和 LinkedList 在新增元素時究竟誰快？
1）ArrayList
ArrayList 新增元素有兩種情況，一種是直接將元素新增到陣列末尾，一種是將元素插入到指定位置。
新增到陣列末尾的原始碼：
public boolean add(E e) {
modCount++;
add(e, elementData, size);
return true;
}
private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
if (s == elementData.length)
elementData = grow();
elementData[s] = e;
size = s + 1;
}很簡單，先判斷是否需要擴容，然後直接通過索引將元素新增到末尾。
插入到指定位置的原始碼：
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
modCount++;
final int s;
Object[] elementData;
if ((s = size) == (elementData = this.elementData).length)
elementData = grow();
System.arraycopy(elementData, index,
elementData, index + 1,
s - index);
elementData[index] = element;
size = s + 1;
}先檢查插入的位置是否在合理的範圍之內，然後判斷是否需要擴容，再把該位置以後的元素複製到新新增元素的位置之後，最後通過索引將元素新增到指定的位置。這種情況是非常傷的，效能會比較差。
2）LinkedList
LinkedList 新增元素也有兩種情況，一種是直接將元素新增到隊尾，一種是將元素插入到指定位置。
新增到隊尾的原始碼：
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
void linkLast(E e) {
final LinkedList.Node<E> l = last;
final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}先將隊尾的節點 last 存放到臨時變數 l 中（不是說不建議使用 I 作為變數名嗎？Java 的作者們明知故犯啊），然後生成新的 Node 節點，並賦給 last，如果 l 為 null，說明是第一次新增，所以 first 為新的節點；否則將新的節點賦給之前 last 的 next。
插入到指定位置的原始碼：
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}
LinkedList.Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
if (index < (size >> 1)) {
LinkedList.Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
LinkedList.Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
void linkBefore(E e, LinkedList.Node<E> succ) {
// assert succ != null;
final LinkedList.Node<E> pred = succ.prev;
final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(pred, e, succ);
succ.prev = newNode;
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}先檢查插入的位置是否在合理的範圍之內，然後判斷插入的位置是否是隊尾，如果是，新增到隊尾；否則執行 linkBefore() 方法。
在執行 linkBefore() 方法之前，會呼叫 node() 方法查詢指定位置上的元素，這一步是需要遍歷 LinkedList 的。如果插入的位置靠前前半段，就從隊頭開始往後找；否則從隊尾往前找。也就是說，如果插入的位置越靠近 LinkedList 的中間位置，遍歷所花費的時間就越多。
找到指定位置上的元素（succ）之後，就開始執行 linkBefore() 方法了，先將 succ 的前一個節點（prev）存放到臨時變數 pred 中，然後生成新的 Node 節點（newNode），並將 succ 的前一個節點變更為 newNode，如果 pred 為 null，說明插入的是隊頭，所以 first 為新節點；否則將 pred 的後一個節點變更為 newNode。
經過原始碼分析以後，小夥伴們是不是在想：“好像 ArrayList 在新增元素的時候效率並不一定比 LinkedList 低啊！”
當兩者的起始長度是一樣的情況下：
- 如果是從集合的頭部新增元素，ArrayList 花費的時間應該比 LinkedList 多，因為需要對頭部以後的元素進行復制。
public class ArrayListTest {
public static void addFromHeaderTest(int num) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(num);
int i = 0;
long timeStart = System.currentTimeMillis();
while (i < num) {
list.add(0, i + "沉默王二");
i++;
}
long timeEnd = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ArrayList從集合頭部位置新增元素花費的時間" + (timeEnd - timeStart));
}
}
/**
* @author 微信搜「沉默王二」，回覆關鍵字 PDF
*/
public class LinkedListTest {
public static void addFromHeaderTest(int num) {
LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();
int i = 0;
long timeStart = System.currentTimeMillis();
while (i < num) {
list.addFirst(i + "沉默王二");
i++;
}
long timeEnd = System.currentTimeMillis();
System.out.println("LinkedList從集合頭部位置新增元素花費的時間" + (timeEnd - timeStart));
}
}num 為 10000，程式碼實測後的時間如下所示：
ArrayList從集合頭部位置新增元素花費的時間595
LinkedList從集合頭部位置新增元素花費的時間15ArrayList 花費的時間比 LinkedList 要多很多。
- 如果是從集合的中間位置新增元素，ArrayList 花費的時間搞不好要比 LinkedList 少，因為 LinkedList 需要遍歷。
public class ArrayListTest {
public static void addFromMidTest(int num) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(num);
int i = 0;
long timeStart = System.currentTimeMillis();
while (i < num) {
int temp = list.size();
list.add(temp / 2 + "沉默王二");
i++;
}
long timeEnd = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ArrayList從集合中間位置新增元素花費的時間" + (timeEnd - timeStart));
}
}
public class LinkedListTest {
public static void addFromMidTest(int num) {
LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();
int i = 0;
long timeStart = System.currentTimeMillis();
while (i < num) {
int temp = list.size();
list.add(temp / 2, i + "沉默王二");
i++;
}
long timeEnd = System.currentTimeMillis();
System.out.println("LinkedList從集合中間位置新增元素花費的時間" + (timeEnd - timeStart));
}
}num 為 10000，程式碼實測後的時間如下所示：
ArrayList從集合中間位置新增元素花費的時間1
LinkedList從集合中間位置新增元素花費的時間101ArrayList 花費的時間比 LinkedList 要少很多很多。
- 如果是從集合的尾部新增元素，ArrayList 花費的時間應該比 LinkedList 少，因為陣列是一段連續的記憶體空間，也不需要複製陣列；而連結串列需要建立新的物件，前後引用也要重新排列。
public class ArrayListTest {
public static void addFromTailTest(int num) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(num);
int i = 0;
long timeStart = System.currentTimeMillis();
while (i < num) {
list.add(i + "沉默王二");
i++;
}
long timeEnd = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ArrayList從集合尾部位置新增元素花費的時間" + (timeEnd - timeStart));
}
}
public class LinkedListTest {
public static void addFromTailTest(int num) {
LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();
int i = 0;
long timeStart = System.currentTimeMillis();
while (i < num) {
list.add(i + "沉默王二");
i++;
}
long timeEnd = System.currentTimeMillis();
System.out.println("LinkedList從集合尾部位置新增元素花費的時間" + (timeEnd - timeStart));
}
}num 為 10000，程式碼實測後的時間如下所示：
ArrayList從集合尾部位置新增元素花費的時間69
LinkedList從集合尾部位置新增元素花費的時間193ArrayList 花費的時間比 LinkedList 要少一些。
這樣的結論和預期的是不是不太相符？ArrayList 在新增元素的時候如果不涉及到擴容，效能在兩種情況下（中間位置新增元素、尾部新增元素）比 LinkedList 好很多，只有頭部新增元素的時候比 LinkedList 差，因為陣列複製的原因。
當然了，如果涉及到陣列擴容的話，ArrayList 的效能就沒那麼可觀了，因為擴容的時候也要複製陣列。
04、ArrayList 和 LinkedList 刪除元素時究竟誰快？
1）ArrayList
ArrayList 刪除元素的時候，有兩種方式，一種是直接刪除元素（remove(Object)），需要直先遍歷陣列，找到元素對應的索引；一種是按照索引刪除元素（remove(int)）。
public boolean remove(Object o) {
final Object[] es = elementData;
final int size = this.size;
int i = 0;
found: {
if (o == null) {
for (; i < size; i++)
if (es[i] == null)
break found;
} else {
for (; i < size; i++)
if (o.equals(es[i]))
break found;
}
return false;
}
fastRemove(es, i);
return true;
}
public E remove(int index) {
Objects.checkIndex(index, size);
final Object[] es = elementData;
@SuppressWarnings("unchecked") E oldValue = (E) es[index];
fastRemove(es, index);
return oldValue;
}但從本質上講，都是一樣的，因為它們最後呼叫的都是 fastRemove(Object, int) 方法。
private void fastRemove(Object[] es, int i) {
modCount++;
final int newSize;
if ((newSize = size - 1) > i)
System.arraycopy(es, i + 1, es, i, newSize - i);
es[size = newSize] = null;
}從原始碼可以看得出，只要刪除的不是最後一個元素，都需要陣列重組。刪除的元素位置越靠前，代價就越大。
2）LinkedList
LinkedList 刪除元素的時候，有四種常用的方式：
remove(int)，刪除指定位置上的元素
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}先檢查索引，再呼叫 node(int) 方法（ 前後半段遍歷，和新增元素操作一樣）找到節點 Node，然後呼叫 unlink(Node) 解除節點的前後引用，同時更新前節點的後引用和後節點的前引用：
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}remove(Object)，直接刪除元素
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}也是先前後半段遍歷，找到要刪除的元素後呼叫 unlink(Node)。
removeFirst()，刪除第一個節點
public E removeFirst() {
final LinkedList.Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
private E unlinkFirst(LinkedList.Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final LinkedList.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;
}刪除第一個節點就不需要遍歷了，只需要把第二個節點更新為第一個節點即可。
removeLast()，刪除最後一個節點
刪除最後一個節點和刪除第一個節點類似，只需要把倒數第二個節點更新為最後一個節點即可。
可以看得出，LinkedList 在刪除比較靠前和比較靠後的元素時，非常高效，但如果刪除的是中間位置的元素，效率就比較低了。
這裡就不再做程式碼測試了，感興趣的小夥伴可以自己試試，結果和新增元素保持一致：
- 從集合頭部刪除元素時，ArrayList 花費的時間比 LinkedList 多很多；
- 從集合中間位置刪除元素時，ArrayList 花費的時間比 LinkedList 少很多；
- 從集合尾部刪除元素時，ArrayList 花費的時間比 LinkedList 少一點。
我本地的統計結果如下所示，小夥伴們可以作為參考：
ArrayList從集合頭部位置刪除元素花費的時間380
LinkedList從集合頭部位置刪除元素花費的時間4
ArrayList從集合中間位置刪除元素花費的時間381
LinkedList從集合中間位置刪除元素花費的時間5922
ArrayList從集合尾部位置刪除元素花費的時間8
LinkedList從集合尾部位置刪除元素花費的時間1205、ArrayList 和 LinkedList 遍歷元素時究竟誰快？
1）ArrayList
遍歷 ArrayList 找到某個元素的話，通常有兩種形式：
get(int)，根據索引找元素
public E get(int index) {
Objects.checkIndex(index, size);
return elementData(index);
}由於 ArrayList 是由陣列實現的，所以根據索引找元素非常的快，一步到位。
indexOf(Object)，根據元素找索引
public int indexOf(Object o) {
return indexOfRange(o, 0, size);
}
int indexOfRange(Object o, int start, int end) {
Object[] es = elementData;
if (o == null) {
for (int i = start; i < end; i++) {
if (es[i] == null) {
return i;
}
}
} else {
for (int i = start; i < end; i++) {
if (o.equals(es[i])) {
return i;
}
}
}
return -1;
}根據元素找索引的話，就需要遍歷整個陣列了，從頭到尾依次找。
2）LinkedList
遍歷 LinkedList 找到某個元素的話，通常也有兩種形式：
get(int)，找指定位置上的元素
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}既然需要呼叫 node(int) 方法，就意味著需要前後半段遍歷了。
indexOf(Object)，找元素所在的位置
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) {
for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null)
return index;
index++;
}
} else {
for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}需要遍歷整個連結串列，和 ArrayList 的 indexOf() 類似。
那在我們對集合遍歷的時候，通常有兩種做法，一種是使用 for 迴圈，一種是使用迭代器（Iterator）。
如果使用的是 for 迴圈，可想而知 LinkedList 在 get 的時候效能會非常差，因為每一次外層的 for 迴圈，都要執行一次 node(int) 方法進行前後半段的遍歷。
LinkedList.Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
if (index < (size >> 1)) {
LinkedList.Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
LinkedList.Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}那如果使用的是迭代器呢？
LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();
for (Iterator<String> it = list.iterator(); it.hasNext();) {
it.next();
}迭代器只會呼叫一次 node(int) 方法，在執行 list.iterator() 的時候：先呼叫 AbstractSequentialList 類的 iterator() 方法，再呼叫 AbstractList 類的 listIterator() 方法，再呼叫 LinkedList 類的 listIterator(int) 方法，如下圖所示。
最後返回的是 LinkedList 類的內部私有類 ListItr 物件：
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
checkPositionIndex(index);
return new LinkedList.ListItr(index);
}
private class ListItr implements ListIterator<E> {
private LinkedList.Node<E> lastReturned;
private LinkedList.Node<E> next;
private int nextIndex;
private int expectedModCount = modCount;
ListItr(int index) {
// assert isPositionIndex(index);
next = (index == size) ? null : node(index);
nextIndex = index;
}
public boolean hasNext() {
return nextIndex < size;
}
public E next() {
checkForComodification();
if (!hasNext())
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = next;
next = next.next;
nextIndex++;
return lastReturned.item;
}
}執行 ListItr 的構造方法時呼叫了一次 node(int) 方法，返回第一個節點。在此之後，迭代器就執行 hasNext() 判斷有沒有下一個，執行 next() 方法下一個節點。
由此，可以得出這樣的結論：遍歷 LinkedList 的時候，千萬不要使用 for 迴圈，要使用迭代器。
也就是說，for 迴圈遍歷的時候，ArrayList 花費的時間遠小於 LinkedList；迭代器遍歷的時候，兩者效能差不多。
06、總結
花了兩天時間，終於肝完了！相信看完這篇文章後，再有面試官問你 ArrayList 和 LinkedList 有什麼區別的話，你一定會胸有成竹地和他扯上半小時。
ArrayList和LinkedList的區別
前面已經學習完了List部分的原始碼，主要是ArrayList和LinkedList兩部分內容，這一節主要總結下List部分的內容。
List概括
先來回顧一下List在Collection中的的框架圖：
從圖中我們可以看出：
1. List是一個介面，它繼承與Collection介面，代表有序的佇列。
2. AbstractList是一個抽象類，它繼承與AbstractCollection。AbstractList實現了List介面中除了size()、get(int location)之外的方法。
3. AbstractSequentialList是一個抽象類，它繼承與AbstrctList。AbstractSequentialList實現了“連結串列中，根據index索引值操作連結串列的全部方法”。
4. ArrayList、LinkedList、Vector和Stack是List的四個實現類，其中Vector是基於JDK1.0，雖然實現了同步，但是效率低，已經不用了，Stack繼承與Vector，所以不再贅述。
5. LinkedList是個雙向連結串列，它同樣可以被當作棧、佇列或雙端佇列來使用。
ArrayList和LinkedList區別
我們知道，通常情況下，ArrayList和LinkedList的區別有以下幾點：
1. ArrayList是實現了基於動態陣列的資料結構，而LinkedList是基於連結串列的資料結構；
2.對於隨機訪問get和set，ArrayList要優於LinkedList，因為LinkedList要移動指標；
3.對於新增和刪除操作add和remove，一般大家都會說LinkedList要比ArrayList快，因為ArrayList要移動資料。但是實際情況並非這樣，對於新增或刪除，LinkedList和ArrayList並不能明確說明誰快誰慢，下面會詳細分析。
我們結合之前分析的原始碼，來看看為什麼是這樣的：
ArrayList中的隨機訪問、新增和刪除部分原始碼如下：
//獲取index位置的元素值
public E get(int index) {
rangeCheck(index); //首先判斷index的範圍是否合法
return elementData(index);
}
//將index位置的值設為element，並返回原來的值
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
//將element新增到ArrayList的指定位置
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//將index以及index之後的資料複製到index+1的位置往後，即從index開始向後挪了一位
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element; //然後在index處插入element
size++;
}
//刪除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位置原來的資料已經被覆蓋了
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//多出來的最後一位刪掉
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
LinkedList中的隨機訪問、新增和刪除部分原始碼如下：
//獲得第index個節點的值
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
//設定第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個節點之前新增新的節點
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}
//刪除第index個節點
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
//定位index處的節點
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
//index<size/2時，從頭開始找
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else { //index>=size/2時，從尾開始找
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
從原始碼可以看出，ArrayList想要get(int index)元素時，直接返回index位置上的元素，而LinkedList需要通過for迴圈進行查詢，雖然LinkedList已經在查詢方法上做了優化，比如index < size / 2，則從左邊開始查詢，反之從右邊開始查詢，但是還是比ArrayList要慢。這點是毋庸置疑的。
ArrayList想要在指定位置插入或刪除元素時，主要耗時的是System.arraycopy動作，會移動index後面所有的元素；LinkedList主耗時的是要先通過for迴圈找到index，然後直接插入或刪除。這就導致了兩者並非一定誰快誰慢，下面通過一個測試程式來測試一下兩者插入的速度：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
/*
* @description 測試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) {
//首先分別給兩者插入10000條資料
for(int i=0;i<10000;i++){
array.add(i);
linked.add(i);
}
//獲得兩者隨機訪問的時間
System.out.println("array time:"+getTime(array));
System.out.println("linked time:"+getTime(linked));
//獲得兩者插入資料的時間
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;
}
//插入資料
public static long insertTime(List<Integer> list){
/*
* 插入的資料量和插入的位置是決定兩者效能的主要方面，
* 我們可以通過修改這兩個資料，來測試兩者的效能
*/
long num = 10000; //表示要插入的資料量
int index = 1000; //表示從哪個位置插入
long time=System.currentTimeMillis();
for(int i = 1; i < num; i++){
list.add(index, i);
}
return System.currentTimeMillis()-time;
}
}
主要有兩個因素決定他們的效率，插入的資料量和插入的位置。我們可以在程式裡改變這兩個因素來測試它們的效率。
當資料量較小時，測試程式中，大約小於30的時候，兩者效率差不多，沒有顯著區別；當資料量較大時，大約在容量的1/10處開始，LinkedList的效率就開始沒有ArrayList效率高了，特別到一半以及後半的位置插入時，LinkedList效率明顯要低於ArrayList，而且資料量越大，越明顯。比如我測試了一種情況，在index=1000的位置(容量的1/10)插入10000條資料和在index=5000的位置以及在index=9000的位置插入10000條資料的執行時間如下：
在index=1000出插入結果： array time:4 linked time:240 array insert time:20 linked insert time:18 在index=5000處插入結果： array time:4 linked time:229 array insert time:13 linked insert time:90 在index=9000處插入結果： array time:4 linked time:237 array insert time:7 linked insert time:92
從執行結果看，LinkedList的效率是越來越差。
所以當插入的資料量很小時，兩者區別不太大，當插入的資料量大時，大約在容量的1/10之前，LinkedList會優於ArrayList，在其後就劣與ArrayList，且越靠近後面越差。所以個人覺得，一般首選用ArrayList，由於LinkedList可以實現棧、佇列以及雙端佇列等資料結構，所以當特定需要時候，使用LinkedList，當然咯，資料量小的時候，兩者差不多，視具體情況去選擇使用；當資料量大的時候，如果只需要在靠前的部分插入或刪除資料，那也可以選用LinkedList，反之選擇ArrayList反而效率更高。
ArrayList和LinkedList的區別
ArrayList和Vector使用了陣列的實現，可以認為ArrayList或者Vector封裝了對內部陣列的操作，比如向陣列中新增，刪除，插入新的元素或者資料的擴充套件和重定向。
LinkedList使用了迴圈雙向連結串列資料結構。與基於陣列ArrayList相比，這是兩種截然不同的實現技術，這也決定了它們將適用於完全不同的工作場景。
LinkedList連結串列由一系列表項連線而成。一個表項總是包含3個部分：元素內容，前驅表和後驅表，如圖所示：
在下圖展示了一個包含3個元素的LinkedList的各個表項間的連線關係。在JDK的實現中，無論LikedList是否為空，連結串列內部都有一個header表項，它既表示連結串列的開始，也表示連結串列的結尾。表項header的後驅表項便是連結串列中第一個元素，表項header的前驅表項便是連結串列中最後一個元素。
下面以增加和刪除元素為例比較ArrayList和LinkedList的不同之處：
（1）增加元素到列表尾端：
在ArrayList中增加元素到佇列尾端的程式碼如下：
public boolean add(E e){
ensureCapacity(size+1);//確保內部陣列有足夠的空間
elementData[size++]=e;//將元素加入到陣列的末尾，完成新增
return true;
}
ArrayList中add()方法的效能決定於ensureCapacity()方法。ensureCapacity()的實現如下：
public vod ensureCapacity(int minCapacity){
modCount++;
int oldCapacity=elementData.length;
if(minCapacity>oldCapacity){ //如果陣列容量不足，進行擴容
Object[] oldData=elementData;
int newCapacity=(oldCapacity*3)/2+1; //擴容到原始容量的1.5倍
if(newCapacitty<minCapacity) //如果新容量小於最小需要的容量，則使用最小
//需要的容量大小
newCapacity=minCapacity ; //進行擴容的陣列複製
elementData=Arrays.copyof(elementData,newCapacity);
}
}
可以看到，只要ArrayList的當前容量足夠大，add()操作的效率非常高的。只有當ArrayList對容量的需求超出當前陣列大小時，才需要進行擴容。擴容的過程中，會進行大量的陣列複製操作。而陣列複製時，最終將呼叫System.arraycopy()方法，因此add()操作的效率還是相當高的。
LinkedList 的add()操作實現如下，它也將任意元素增加到佇列的尾端：
public boolean add(E e){
addBefore(e,header);//將元素增加到header的前面
return true;
}
其中addBefore()的方法實現如下：
private Entry<E> addBefore(E e,Entry<E> entry){
Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e,entry,entry.previous);
newEntry.provious.next=newEntry;
newEntry.next.previous=newEntry;
size++;
modCount++;
return newEntry;
}
可見，LinkeList由於使用了連結串列的結構，因此不需要維護容量的大小。從這點上說，它比ArrayList有一定的效能優勢，然而，每次的元素增加都需要新建一個Entry物件，並進行更多的賦值操作。在頻繁的系統呼叫中，對效能會產生一定的影響。
（2）增加元素到列表任意位置
除了提供元素到List的尾端，List介面還提供了在任意位置插入元素的方法：void add(int index,E element);
由於實現的不同，ArrayList和LinkedList在這個方法上存在一定的效能差異，由於ArrayList是基於陣列實現的，而陣列是一塊連續的記憶體空間，如果在陣列的任意位置插入元素，必然導致在該位置後的所有元素需要重新排列，因此，其效率相對會比較低。
以下程式碼是ArrayList中的實現：
public void add(int index,E element){
if(index>size||index<0)
throw new IndexOutOfBoundsException(
"Index:"+index+",size: "+size);
ensureCapacity(size+1);
System.arraycopy(elementData,index,elementData,index+1,size-index);
elementData[index] = element;
size++;
}
可以看到每次插入操作，都會進行一次陣列複製。而這個操作在增加元素到List尾端的時候是不存在的，大量的陣列重組操作會導致系統性能低下。並且插入元素在List中的位置越是靠前，陣列重組的開銷也越大。
而LinkedList此時顯示了優勢：
public void add(int index,E element){
addBefore(element,(index==size?header:entry(index)));
}
可見，對LinkedList來說，在List的尾端插入資料與在任意位置插入資料是一樣的，不會因為插入的位置靠前而導致插入的方法效能降低。
（3）刪除任意位置元素
對於元素的刪除，List介面提供了在任意位置刪除元素的方法：
public E remove(int index);
對ArrayList來說，remove()方法和add()方法是雷同的。在任意位置移除元素後，都要進行陣列的重組。ArrayList的實現如下：
public E remove(int index){
RangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue=(E) elementData[index];
int numMoved=size-index-1;
if(numMoved>0)
System.arraycopy(elementData,index+1,elementData,index,numMoved);
elementData[--size]=null;
return oldValue;
}
可以看到，在ArrayList的每一次有效的元素刪除操作後，都要進行陣列的重組。並且刪除的位置越靠前，陣列重組時的開銷越大。
public E remove(int index){
return remove(entry(index));
}
private Entry<E> entry(int index){
if(index<0 || index>=size)
throw new IndexOutBoundsException("Index:"+index+",size:"+size);
Entry<E> e= header;
if(index<(size>>1)){//要刪除的元素位於前半段
for(int i=0;i<=index;i++)
e=e.next;
}else{
for(int i=size;i>index;i--)
e=e.previous;
}
return e;
}
在LinkedList的實現中，首先要通過迴圈找到要刪除的元素。如果要刪除的位置處於List的前半段，則從前往後找；若其位置處於後半段，則從後往前找。因此無論要刪除較為靠前或者靠後的元素都是非常高效的；但要移除List中間的元素卻幾乎要遍歷完半個List，在List擁有大量元素的情況下，效率很低。
（4）容量引數
容量引數是ArrayList和Vector等基於陣列的List的特有效能引數。它表示初始化的陣列大小。當ArrayList所儲存的元素數量超過其已有大小時。它便會進行擴容，陣列的擴容會導致整個陣列進行一次記憶體複製。因此合理的陣列大小有助於減少陣列擴容的次數，從而提高系統性能。
public ArrayList(){
this(10);
}
public ArrayList (int initialCapacity){
super();
if(initialCapacity<0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity:"+initialCapacity)
this.elementData=new Object[initialCapacity];
}
ArrayList提供了一個可以制定初始陣列大小的建構函式：
public ArrayList(int initialCapacity)
現以構造一個擁有100萬元素的List為例，當使用預設初始化大小時，其消耗的相對時間為125ms左右，當直接制定陣列大小為100萬時，構造相同的ArrayList僅相對耗時16ms。
（5）遍歷列表
遍歷列表操作是最常用的列表操作之一，在JDK1.5之後，至少有3中常用的列表遍歷方式：forEach操作，迭代器和for迴圈。
String tmp;
long start=System.currentTimeMills(); //ForEach
for(String s:list){
tmp=s;
}
System.out.println("foreach spend:"+(System.currentTimeMills()-start));
start = System.currentTimeMills();
for(Iterator<String> it=list.iterator();it.hasNext();){
tmp=it.next();
}
System.out.println("Iterator spend;"+(System.currentTimeMills()-start));
start=System.currentTimeMills();
int size=;list.size();
for(int i=0;i<size;i++){
tmp=list.get(i);
}
System.out.println("for spend;"+(System.currentTimeMills()-start));
構造一個擁有100萬資料的ArrayList和等價的LinkedList，使用以上程式碼進行測試，測試結果的相對耗時如下表所示：
可以看到，最簡便的ForEach迴圈並沒有很好的效能表現，綜合性能不如普通的迭代器，而是用for迴圈通過隨機訪問遍歷列表時，ArrayList表項很好，但是LinkedList的表現卻無法讓人接受，甚至沒有辦法等待程式的結束。這是因為對LinkedList進行隨機訪問時，總會進行一次列表的遍歷操作。效能非常差，應避免使用。
參考連結：https://www.cnblogs.com/sierrajuan/p/3639353.html