ArrayList、Vector和LinkedList

ArrayList、Vector和LinkedList實現了所有List接口的操作,並允許存儲null值。

1.實現方式

ArrayList和Vector是List接口的可變長數組實現,即動態數組(Object類型的數組)。new ArrayList()時,底層會生成一個長度爲10的數組來存放對象,如果預先知道list會存放多少個對象的話,最好通過new ArrayList(int length)的方式先確定數組的最小長度,如new ArrayList(50),這樣能提高底層的效率。

LinkedList是List接口的雙向循環鏈表實現(這意味這其可以作爲堆棧和隊列來使用)。

2.性能

ArrayList和Vector創建機制:當你向這兩種類型中增加元素的時候,如果元素的數目超出了內部數組目前的長度它們都需要擴展內部數組的長度,Vector缺省情況下自動增長原來一倍的數組長度,ArrayList是原來的50%,所以最後你獲得的這個集合所佔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據那麼使用Vector有一些優勢,因爲你可以通過設置集合的初始化大小來避免不必要的資源開銷。

ArrayList和Vector操作性能:插入/刪除一個元素需要將該元素後面的所有元素後移/前移一位,所以插入/刪除操作很慢;允許直接按序號索引數組元素,所以遍歷查找數據很快。具體解釋: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,可表示爲O(1)。但是,如果在集合的其他位置增加或移除元素那麼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,i代表元素增加或移除元素的索引位置。爲什麼會這樣呢?因爲在進行上述操作的時候集合中第i和第i個元素之後的所有元素都要執行(n-i)個對象的位移操作。

LinkedList操作性能:插入/刪除一個元素只需要用指針記錄本項的前後項即可,所以插入/刪除操作很快;按序號索引數據需要進行前向或後向遍歷,所以遍歷查找數據很慢。具體解釋: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);它在進行索引一個元素的時候比較慢,爲O(i),其中i是索引的位置。補充:在進行插入/刪除操作前必須先要遍歷查找到操作位置,即訪問任意一個索引都要求跨越多個節點。插入/刪除操作時除了有跨越多個節點(遍歷插入點時需要跨越多個節點)的性能開銷之外,還要有另外一個開銷,即創建節點對象的開銷。這個遍歷過程也是要消耗資源的。在優勢方面,LinkedList實現的插入和刪除操作沒有其他開銷,因此,插入-刪除開銷幾乎完全依賴於插入-刪除點離集合末尾的遠近。

3.是否線程安全(是否同步)

ArrayList的全部public方法均未同步。Vector對幾乎所有的方法都進行了同步(線程安全,多線程時使用),所以通常性能上較ArrayList差一些。

LinkedList的全部public方法均未同步。

如果要從Java SDK得到一個線程安全的"雙向鏈表",你可以利用一個同步封裝器從Collections.synchronizedList(List)得到一個同步封裝的LinkedList。然而,使用同步封裝器相當於加入了一個間接層,它會帶來昂貴的性能代價。當封裝器把調用傳遞給被封裝的方法時,每一個方法都需要增加一次額外的方法調用,經過同步封裝器封裝的方法會比未經封裝的方法慢二到三倍。對於象搜索之類的複雜操作,這種間接調用所帶來的開銷不是很突出;但對於比較簡單的方法,比如訪問功能或者更新功能,這種開銷可能對性能造成嚴重的影響。

這意味着,和Vector相比,經過同步封裝的LinkedList在性能上處於顯著的劣勢,因爲Vector不需要爲了線程安全而進行任何額外的間接調用。如果你想要有一個線程安全的"雙向鏈表",你可以複製LinkedList類並讓幾個必要的方法同步,這樣你可以得到一個速度更快的實現。

4.在網上看到一個實測結論:ArrayList和Vector通常比LinkedList和同步封裝之後的LinkedList有着更好的性能。即使在你認爲LinkedList可能提供更高性能的情況下,你也可以通過修改元素加入的方式從ArrayList爭取更好的性能,例如翻轉集合元素的次序。 有些情況下LinkedList會有更好的性能,例如,當大量元素需要同時加入到大型集合的開頭和末尾時。但一般而言,我建議你優先使用ArrayList/Vector類,只有當它們存在明顯的性能問題而LinkedList能夠改進性能時,才使用LinkedList。

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