ArrayList 和 LinkedList 的區別(底層數據結構)： 什么時候使用arrayList，什么時候使用LinkedList (一個小時)

1.ArrayList是實現了基於動態數組的數據結構，LinkedList基於鏈表的數據結構。 
2.對於隨機訪問get和set，ArrayList覺得優於LinkedList，因為LinkedList要移動指針。 
3.對於新增和刪除操作add和remove，LinedList比較占優勢，因為ArrayList要移動數據。

 

ArrayList是實現了基於動態數組的數據結構，根據源碼來了解下為什么隨機get/set快 add/remove慢

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
transient Object[] elementData; //動態數組
 public boolean add(E e) {
// 檢查數組的大小是否足夠，如果不夠將創建一個尺寸擴大一倍新數組，
//將原數組的數據拷貝到新數組中，原數組丟棄，這里會很
        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);
    }
/**
*尺寸不夠擴大創建新數組尺寸擴大一倍，數據拷貝到新數組，原數組丟棄
**/
 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;
    }
}

 以下兩點可以體現慢

1，擴容

ArrayList里面維護了一個數組，add時：

檢查數組的大小是否足夠，如果不夠將創建一個尺寸擴大一倍新數組，
將原數組的數據拷貝到新數組中，原數組丟棄，這里會很慢
調用數組方法：

Arrays.copyOf(elementData, newCapacity) 

2，多個元素發生移動
remove時：
將指定索引的元素移除是通過數組移動調用

System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);
一次刪除會有多個元素發生移動如圖
同理，add（int,E）向一個指定的位置加元素也會發生多個元素移動，

 

get/set則直接從數組中根據索引取出元素

     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];
        }

 

數組在內存中是連續存儲的，所以它的索引速度非常快，而且賦值與修改元素也很簡單

一、數組

數組在內存中是連續存儲的，所以它的索引速度非常快，而且賦值與修改元素也很簡單。

1、一維數組

聲明一個數組:
int[] array = new int[5];
 

初始化一個數組:
int[] array1 = new int[5] { 1, 3, 5, 7, 9 }; //定長


聲明並初始化：
int[] array2 = { 1, 3, 5, 7, 9 }; //不定長
 


2、多維數組
int[,] numbers = new int[3, 2] { {1, 2}, {3, 4}, {5, 6} };
但是數組存在一些不足的地方。在數組的兩個數據間插入數據是很麻煩的，而且在聲明數組的時候必須指定數組的長度，數組的長度過長，會造成內存浪費，
過短會造成數據溢出的錯誤。如果在聲明數組時我們不清楚數組的長度，就會變得很麻煩。

    針對數組的這些缺點，.net中最先提供了ArrayList對象來克服這些缺點。

 

LinkedList基於鏈表的數據結構
每個元素都包含了 上一個和下一個元素的引用，所以add/remove 只會影響到上一個和下一個元素，

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;
    }
}

鏈表

 

刪除時只要改變下，周圍2個元素的引用

 

linkedList get/set就慢了
get(int) 傳入索引與 size的1/2比較，大於一半則從最后一個元素開始遍歷挨個查找，

小於一半則從第一個元素開始遍歷挨個查找

  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;
    }