ArrayList和Vector使用了數組的實作,可以認為ArrayList或者Vector封裝了對内部數組的操作,比如向數組中添加,删除,插入新的元素或者資料的擴充和重定向。
LinkedList使用了循環雙向連結清單資料結構。與基于數組ArrayList相比,這是兩種截然不同的實作技術,這也決定了它們将适用于完全不同的工作場景。
LinkedList連結清單由一系清單項連接配接而成。一個表項總是包含3個部分:元素内容,前驅表和後驅表,如圖所示:
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在下圖展示了一個包含3個元素的LinkedList的各個表項間的連接配接關系。在JDK的實作中,無論LikedList是否為空,連結清單内部都有一個header表項,它既表示連結清單的開始,也表示連結清單的結尾。表項header的後驅表項便是連結清單中第一個元素,表項header的前驅表項便是連結清單中最後一個元素。
下面以增加和删除元素為例比較ArrayList和LinkedList的不同之處:
(1)增加元素到清單尾端:
在ArrayList中增加元素到隊列尾端的代碼如下:
ArrayList中add()方法的性能決定于ensureCapacity()方法。ensureCapacity()的實作如下:
public vod ensureCapacity(int minCapacity){
modCount++;
int oldCapacity=elementData.length;
if(minCapacity>oldCapacity){ //如果數組容量不足,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) //如果新容量小于最小需要的容量,則使用最小
//需要的容量大小
newCapacity=minCapacity ; //進行擴容的數組複制
elementData=Arrays.copyof(elementData,newCapacity);
}
可以看到,隻要ArrayList的目前容量足夠大,add()操作的效率非常高的。隻有當ArrayList對容量的需求超出目前數組大小時,才需要進行擴容。擴容的過程中,會進行大量的數組複制操作。而數組複制時,最終将調用System.arraycopy()方法,是以add()操作的效率還是相當高的。
LinkedList 的add()操作實作如下,它也将任意元素增加到隊列的尾端:
其中addBefore()的方法實作如下:
可見,LinkeList由于使用了連結清單的結構,是以不需要維護容量的大小。從這點上說,它比ArrayList有一定的性能優勢,然而,每次的元素增加都需要建立一個Entry對象,并進行更多的指派操作。在頻繁的系統調用中,對性能會産生一定的影響。
(2)增加元素到清單任意位置
除了提供元素到List的尾端,List接口還提供了在任意位置插入元素的方法:void add(int index,E element);
由于實作的不同,ArrayList和LinkedList在這個方法上存在一定的性能差異,由于ArrayList是基于數組實作的,而數組是一塊連續的記憶體空間,如果在數組的任意位置插入元素,必然導緻在該位置後的所有元素需要重新排列,是以,其效率相對會比較低。
以下代碼是ArrayList中的實作:
可以看到每次插入操作,都會進行一次數組複制。而這個操作在增加元素到List尾端的時候是不存在的,大量的數組重組操作會導緻系統性能低下。并且插入元素在List中的位置越是靠前,數組重組的開銷也越大。
而LinkedList此時顯示了優勢:
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緻插入的方法性能降低。
(3)删除任意位置元素
對于元素的删除,List接口提供了在任意位置删除元素的方法:
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,都要進行數組的重組。ArrayList的實作如下:
可以看到,在ArrayList的每一次有效的元素删除操作後,都要進行數組的重組。并且删除的位置越靠前,數組重組時的開銷越大。
在LinkedList的實作中,首先要通過循環找到要删除的元素。如果要删除的位置處于List的前半段,則從前往後找;若其位置處于後半段,則從後往前找。是以無論要删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周遊完半個List,在List擁有大量元素的情況下,效率很低。
(4)容量參數
容量參數是ArrayList和Vector等基于數組的List的特有性能參數。它表示初始化的數組大小。當ArrayList所存儲的元素數量超過其已有大小時。它便會進行擴容,數組的擴容會導緻整個數組進行一次記憶體複制。是以合理的數組大小有助于減少數組擴容的次數,進而提高系統性能。
ArrayList提供了一個可以制定初始數組大小的構造函數:
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,當直接制定數組大小為100萬時,構造相同的ArrayList僅相對耗時16ms。
(5)周遊清單
周遊清單操作是最常用的清單操作之一,在JDK1.5之後,至少有3中常用的清單周遊方式:forEach操作,疊代器和for循環。
構造一個擁有100萬資料的ArrayList和等價的LinkedList,使用以上代碼進行測試,測試結果的相對耗時如下表所示:
可以看到,最簡便的ForEach循環并沒有很好的性能表現,綜合性能不如普通的疊代器,而是用for循環通過随機通路周遊清單時,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進行随機通路時,總會進行一次清單的周遊操作。性能非常差,應避免使用。
參考連結:https://www.cnblogs.com/sierrajuan/p/3639353.html
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