ArrayList,LinkedList,Vestor這三個類都實現(xiàn)了java.util.List接口,但它們有各自不同的特性,主要如下:
一、同步性
ArrayList,LinkedList是不同步的,而Vestor是同步的。所以如果不要求線程安全的話,可以使用ArrayList或LinkedList,可以節(jié)省為同步而耗費的開銷。但在多線程的情況下,有時候就不得不使用Vector了。當(dāng)然,也可以通過一些辦法包裝ArrayList,LinkedList,使他們也達(dá)到同步,但效率可能會有所降低。
二、數(shù)據(jù)增長
從內(nèi)部實現(xiàn)機(jī)制來講ArrayList和Vector都是使用Objec的數(shù)組形式來存儲的。當(dāng)你向這兩種類型中增加元素的時候,如果元素的數(shù)目超出了內(nèi)部數(shù)組目前的長度它們都需要擴(kuò)展內(nèi)部數(shù)組的長度,Vector缺省情況下自動增長原來一倍的數(shù)組長度,ArrayList是原來的50%,所以最后你獲得的這個集合所占的空間總是比你實際需要的要大。所以如果你要在集合中保存大量的數(shù)據(jù)那么使用Vector有一些優(yōu)勢,因為你可以通過設(shè)置集合的初始化大小來避免不必要的資源開銷。
三、檢索、插入、刪除對象的效率
ArrayList和Vector中,從指定的位置(用index)檢索一個對象,或在集合的末尾插入、刪除一個對象的時間是一樣的,可表示為O(1)。但是,如果在集合的其他位置增加或移除元素那么花費的時間會呈線形增長:O(n-i),其中n代表集合中元素的個數(shù),i代表元素增加或移除元素的索引位置。為什么會這樣呢?以為在進(jìn)行上述操作的時候集合中第i和第i個元素之后的所有元素都要執(zhí)行(n-i)個對象的位移操作。
LinkedList中,在插入、刪除集合中任何位置的元素所花費的時間都是一樣的—O(1),但它在索引一個元素的時候比較慢,為O(i),其中i是索引的位置。
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一般大家都知道ArrayList和LinkedList的大致區(qū)別:
1.ArrayList是實現(xiàn)了基于動態(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.對于隨機(jī)訪問get和set,ArrayList覺得優(yōu)于LinkedList,因為LinkedList要移動指針。
3.對于新增和刪除操作add和remove,LinedList比較占優(yōu)勢,因為ArrayList要移動數(shù)據(jù)。
ArrayList和LinkedList是兩個集合 類,用于存儲一系列的對象引用(references)。例如我們可以用ArrayList來存儲一系列的String或者Integer。那么 ArrayList和LinkedList在性能上有什么差別呢?什么時候應(yīng)該用ArrayList什么時候又該用LinkedList呢?
一.時間復(fù) 雜度
首先一點關(guān)鍵的是,ArrayList的內(nèi)部實現(xiàn)是基于基礎(chǔ)的對象數(shù)組的,因此,它使用get方法訪問列表中的任意一個元素時 (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 LinkedList而言,訪問列表中的某個指定元素沒有更快的方法了。
假設(shè)我們有一個很大的列表,它里面的元素已經(jīng)排好序了,這個列表可能是ArrayList類型 的也可能是LinkedList類型的,現(xiàn)在我們對這個列表來進(jìn)行二分查找(binary search),比較列表是ArrayList和LinkedList時的查詢速度,看下面的程序:
Java代碼
package com.mangocity.test;
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 values;
static...{
Integer vals[]=new Integer[N];
Random r=new Random();
for(int i=0,currval=0;i<N;i++)...{
vals=new Integer(currval);
currval+=r.nextInt(100)+1;
}
values=Arrays.asList(vals);
}
static long timeList(List 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("***錯誤***");
}
return System.currentTimeMillis()-start;
}
public static void main(String args[])...{
System.out.println("ArrayList消耗時間:"+timeList(new ArrayList(values)));
System.out.println("LinkedList消耗時間:"+timeList(new LinkedList(values)));
}
}
我得到的輸出 是:ArrayList消耗時間:15
LinkedList消耗時間:2596
這個結(jié)果不是固定的,但是基本上ArrayList的 時間要明顯小于LinkedList的時間。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。對一個LinkedList做隨機(jī)訪問所消耗的時間與這個list的大小是成比例 的。而相應(yīng)的,在ArrayList中進(jìn)行隨機(jī)訪問所消耗的時間是固定的。
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中實現(xiàn)時效率更高。比方說,利用 Collections.reverse方法對列表進(jìn)行反轉(zhuǎn)時,其性能就要好些。
看這樣一個例子,加入我們有一個列表,要對其進(jìn)行大量的插入和刪除操作,在這種情況下 LinkedList就是一個較好的選擇。請看如下一個極端的例子,我們重復(fù)的在一個列表的開端插入一個元素:
Java代碼
package com.mangocity.test;
import java.util.*;
public class ListDemo {
static final int N=50000;
static long timeList(List 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:"+timeList(new ArrayList()));
System.out.println("LinkedList耗時:"+timeList(new LinkedList()));
}
}
這時我的輸出結(jié)果是:ArrayList耗時:2463
LinkedList耗時:15
這和前面一個例子的結(jié)果截然相反,當(dāng)一個元素被加到ArrayList的最開端時,所有已經(jīng)存在的元素都會后 移,這就意味著數(shù)據(jù)移動和復(fù)制上的開銷。相反的,將一個元素加到LinkedList的最開端只是簡單的未這個元素分配一個記錄,然后調(diào)整兩個連接。在 LinkedList的開端增加一個元素的開銷是固定的,而在ArrayList的開端增加一個元素的開銷是與ArrayList的大小成比例的。
二.空間復(fù) 雜度
在LinkedList中有一個私有的內(nèi)部類,定義如下:
Java代碼
private static class Entry {
Object element;
Entry next;
Entry previous;
}
每個Entry對象 reference列表中的一個元素,同時還有在LinkedList中它的上一個元素和下一個元素。一個有1000個元素的LinkedList對象將 有1000個鏈接在一起的Entry對象,每個對象都對應(yīng)于列表中的一個元素。這樣的話,在一個LinkedList結(jié)構(gòu)中將有一個很大的空間開銷,因為 它要存儲這1000個Entity對象的相關(guān)信息。
ArrayList使用一個內(nèi)置的數(shù)組來存儲元素,這個數(shù)組的起始容量是10.當(dāng)數(shù)組需要增長時,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增長50%。這就意味著,如果你有一個包含大量元素的ArrayList對象, 那么最終將有很大的空間會被浪費掉,這個浪費是由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。對數(shù)組進(jìn)行重新分配,將會導(dǎo)致性能急劇下降。如果我們知道一個ArrayList將會有多少個元素,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掉的空間。
三.總結(jié)
ArrayList和LinkedList在性能上各 有優(yōu)缺點,都有各自所適用的地方,總的說來可以描述如下:
1.對ArrayList和LinkedList而言,在列表末尾增加一個元素所花的開銷都是固定的。對 ArrayList而言,主要是在內(nèi)部數(shù)組中增加一項,指向所添加的元素,偶爾可能會導(dǎo)致對數(shù)組重新進(jìn)行分配;而對LinkedList而言,這個開銷是 統(tǒng)一的,分配一個內(nèi)部Entry對象。
2.在ArrayList的 中間插入或刪除一個元素意味著這個列表中剩余的元素都會被移動;而在LinkedList的中間插入或刪除一個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的空間花費則體現(xiàn)在它的每一個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,使用ArrayList會提供比較好的性能;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,就應(yīng)該使用LinkedList了。
所以,如果只是查找特定位置的元素或只在集合的末端增加、移除元素,那么使用Vector或ArrayList都可以。如果是對其它指定位置的插入、刪除操作,最好選擇LinkedList