ArrayList vs. LinkedList vs. Vector

翻译自：ArrayList vs. LinkedList vs. Vector

1.列表概览

就像它的名字一样，List是一个元素的有序序列。当我们讨论列表时把它与Set(两两不等且无序的元素集合)进行比较是一个好主意。下面是容器的类层次图。从这个层次图中可以了解Java容器的一般概念。

2.ArrayList vs. LinkedList vs. Vector

从上图可知，它们都实现了List接口，而且用法很相似。它们主要的不同在于它们的实现导致的对不同的操作有不同的性能。
ArrayList被实现为一个大小可变的数组。当有更多的元素添加到ArrayList时，它的大小会动态的增加。因为ArrayList本质上是一个数组，所以可以通过get()和set()方法直接访问它的元素。
LinkedList被实现为一个双向链表，在增加和删除元素的时候比ArrayList的性能要好，而对于get()和set()方法性能就不及ArrayList了。
Vector与ArrayList相似，但它是线程同步的。
当程序是线程安全的时候，ArrayList是一个更好的选择。当添加更多的元素时，ArrayList和Vector会请求更多的空间，Vector每次会申请两倍于当前大小的空间，而ArrayList每次只会增加当前大小50%的空间。LinkedList还实现了Queue接口，使得它比ArrayList和Vector有更多的方法，比如offer()、peek()、poll()等。
注意：ArrayList的初始容量非常小，所以以较大的初始容量构造ArrayList是一个很好的习惯，这样可以避免重新分配空间的花费。

3.ArrayList示例

ArrayList<Integer> al = new ArrayList<Integer>();
al.add(3);
al.add(2);      
al.add(1);
al.add(4);
al.add(5);
al.add(6);
al.add(6);

Iterator<Integer> iter1 = al.iterator();
while(iter1.hasNext()){
    System.out.println(iter1.next());
}

 

4.LinkedList示例

LinkedList<Integer> ll = new LinkedList<Integer>();
ll.add(3);
ll.add(2);      
ll.add(1);
ll.add(4);
ll.add(5);
ll.add(6);
ll.add(6);

Iterator<Integer> iter2 = ll.iterator();
while(iter2.hasNext()){
    System.out.println(iter2.next());
}

 

就像上面示例中展示的一样，它们的用法很相似。真正的不同在于背后的实现和他们操作的复杂度。

5.Vector

Vector和ArrayList几乎完全一样，不同点是Vector是线程同步的。正因为这样，Vector比ArrayList有一个额外的开销。通常情况下，大多数Java程序员都会使用ArrayList，因为他们可以靠自己明确的实现同步。

6.ArrayList和LinkedList的性能比较

时间复杂度比较如下：

*表中add()指add(E e)，remove()指remove(int index)
*ArrayList在任意位置增加/删除操作的时间复杂度为O(n)，但在列表尾的时间复杂度为O(1)。
*LinkedList在任意位置增加/删除操作的时间复杂度为O(n)，但在列表头/尾的时间复杂度为O(1)。
可以用下面的代码测试它们的性能：

ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>();

// ArrayList add
long startTime = System.nanoTime();

for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    arrayList.add(i);
}
long endTime = System.nanoTime();
long duration = endTime - startTime;
System.out.println("ArrayList add:  " + duration);

// LinkedList add
startTime = System.nanoTime();

for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    linkedList.add(i);
}
endTime = System.nanoTime();
duration = endTime - startTime;
System.out.println("LinkedList add: " + duration);

// ArrayList get
startTime = System.nanoTime();

for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    arrayList.get(i);
}
endTime = System.nanoTime();
duration = endTime - startTime;
System.out.println("ArrayList get:  " + duration);

// LinkedList get
startTime = System.nanoTime();

for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    linkedList.get(i);
}
endTime = System.nanoTime();
duration = endTime - startTime;
System.out.println("LinkedList get: " + duration);



// ArrayList remove
startTime = System.nanoTime();

for (int i = 9999; i >=0; i--) {
    arrayList.remove(i);
}
endTime = System.nanoTime();
duration = endTime - startTime;
System.out.println("ArrayList remove:  " + duration);



// LinkedList remove
startTime = System.nanoTime();

for (int i = 9999; i >=0; i--) {
    linkedList.remove(i);
}
endTime = System.nanoTime();
duration = endTime - startTime;
System.out.println("LinkedList remove: " + duration);

 

输出如下：

ArrayList add:  13265642
LinkedList add: 9550057
ArrayList get:  1543352
LinkedList get: 85085551
ArrayList remove:  199961301
LinkedList remove: 85768810

 

性能差别很明显，LinkedList在增加/删除元素方面更快，在访问元素时更慢。根据时间复杂度表和测试结果，我们可以知道什么时候用ArrayList或LinkedList。简单地说，在下面的情况时应该用LinkedList：
没有大量的随机访问元素的操作；
有大量增加/删除元素的操作。

翻译自：ArrayList vs. LinkedList vs. Vector