ArrayList 和 LinkedList 的區別（面試常考）

最近秋招面試時經常碰到這道題，雖然自己也答出來了，但總感覺不是那麼完善，特此總結一下。

ArrayList 和 LinkedList 都實現了 List 接口。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
        
public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
    

我們可以看到 LinkedList 還實現了 Deque 這個隊列接口，可以作爲雙向隊列的實現。

ArrayList 的底層是動態數組，可以實現動態擴容，每次擴容成原來的 1.5 倍，相對於原來的基本數組，它封裝了數組插入、刪除、擴容這些數組操作的細節。
另外，它支持隨機訪問，但是刪除或者插入元素效率很低，例如在數組中間插入一個元素，必須把這個元素以後的元素全部向後搬移一個位置。

LinkedList 訪問一個元素時一般是通過 for 循環獲取到這個元素所在位置，然後返回這個元素，時間複雜度爲 O(n)。刪除或者插入一個給定指針指向的結點時間複雜度爲 O(1）。

我們下面寫個程序來模擬兩種數據結構的隨機查找過程。

/**
 * ArrayList 底層是動態數組，利用數組下標隨機訪問元素很高效。
 */
public class ArrayList {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> arrayList = new java.util.ArrayList<>();
        List<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
        for(int i = 0; i< 100000; i++) {
            arrayList.add(i);
            linkedList.add(i);
        }

        long arraylisttime = getTime(arrayList);
        System.out.println(arraylisttime + " ms");
        long linkedListTime = getTime(linkedList);
        System.out.println(linkedListTime + " ms");
      
    }

    private static long getTime(List<Integer> list) {
        long curTime =  System.currentTimeMillis();
        for(int i = 0; i< list.size(); i++) {
            // ArrayList 通過下標訪問元素。
            list.get(i);
        }
        long wasteTime = System.currentTimeMillis();
        return wasteTime - curTime;
    }
}

/** 結果：
* 8 ms
* 7892 ms
*/

可以看出數組隨機訪問的性能確實非常高，特別是在數據量大的時候。

原理就是數組在內存中佔用連續的存儲空間並且存儲相同的元素。所以根據下標訪問某一個元素時可以直接計算得到元素所在位置，大大加快了訪問速度。