The NoteBook of EricKong

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          一般大家都知道ArrayList和LinkedList的大致區(qū)別: 
               1.ArrayList是實(shí)現(xiàn)了基于動(dòng)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(duì)于隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)get和set,ArrayList覺(jué)得優(yōu)于LinkedList,因?yàn)長(zhǎng)inkedList要移動(dòng)指針。 
               3.對(duì)于新增和刪除操作add和remove,LinedList比較占優(yōu)勢(shì),因?yàn)锳rrayList要移動(dòng)數(shù)據(jù)。 

          ArrayList和LinkedList是兩個(gè)集合類(lèi),用于存儲(chǔ)一系列的對(duì)象引用(references)。例如我們可以用ArrayList來(lái)存儲(chǔ)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(shí)候應(yīng)該用ArrayList什么時(shí)候又該用LinkedList呢?


          一.時(shí)間復(fù)雜度 
          首先一點(diǎn)關(guān)鍵的是,ArrayList的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是基于基礎(chǔ)的對(duì)象數(shù)組的,因此,它使用get方法訪(fǎng)問(wèn)列表中的任意一個(gè)元素時(shí)(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(kāi)始檢查,直到另外一端。對(duì)LinkedList而言,訪(fǎng)問(wèn)列表中的某個(gè)指定元素沒(méi)有更快的方法了。 
          假設(shè)我們有一個(gè)很大的列表,它里面的元素已經(jīng)排好序了,這個(gè)列表可能是ArrayList類(lèi)型的也可能是LinkedList類(lèi)型的,現(xiàn)在我們對(duì)這個(gè)列表來(lái)進(jìn)行二分查找(binary search),比較列表是ArrayList和LinkedList時(shí)的查詢(xún)速度,看下面的程序: 

          1. package com.mangocity.test;   
          2. import java.util.LinkedList;   
          3. import java.util.List;   
          4. import java.util.Random;   
          5. import java.util.ArrayList;   
          6. import java.util.Arrays;   
          7. import java.util.Collections;   
          8. public class TestList ...{   
          9.      public static final int N=50000;   
          10.   
          11.      public static List values;   
          12.   
          13.      static...{   
          14.          Integer vals[]=new Integer[N];   
          15.   
          16.          Random r=new Random();   
          17.   
          18.          for(int i=0,currval=0;i<N;i++)...{   
          19.              vals=new Integer(currval);   
          20.              currval+=r.nextInt(100)+1;   
          21.          }   
          22.   
          23.          values=Arrays.asList(vals);   
          24.      }   
          25.   
          26.      static long timeList(List lst)...{   
          27.          long start=System.currentTimeMillis();   
          28.          for(int i=0;i<N;i++)...{   
          29.              int index=Collections.binarySearch(lst, values.get(i));   
          30.              if(index!=i)   
          31.                  System.out.println("***錯(cuò)誤***");   
          32.          }   
          33.          return System.currentTimeMillis()-start;   
          34.      }   
          35.      public static void main(String args[])...{   
          36.          System.out.println("ArrayList消耗時(shí)間:"+timeList(new ArrayList(values)));   
          37.          System.out.println("LinkedList消耗時(shí)間:"+timeList(new LinkedList(values)));   
          38.      }   
          39. }   

           

          我得到的輸出是:ArrayList消耗時(shí)間:15 
                           LinkedList消耗時(shí)間:2596 
          這個(gè)結(jié)果不是固定的,但是基本上ArrayList的時(shí)間要明顯小于LinkedList的時(shí)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(fǎng)問(wèn)(random access)策略,而LinkedList是不支持快速的隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)的。對(duì)一個(gè)LinkedList做隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)所消耗的時(shí)間與這個(gè)list的大小是成比例的。而相應(yīng)的,在ArrayList中進(jìn)行隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)所消耗的時(shí)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(shí)現(xiàn)時(shí)效率更高。比方說(shuō),利用Collections.reverse方法對(duì)列表進(jìn)行反轉(zhuǎn)時(shí),其性能就要好些。 
          看這樣一個(gè)例子,加入我們有一個(gè)列表,要對(duì)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(gè)較好的選擇。請(qǐng)看如下一個(gè)極端的例子,我們重復(fù)的在一個(gè)列表的開(kāi)端插入一個(gè)元素: 
          Java代碼  收藏代碼
          1. package com.mangocity.test;   
          2.   
          3. import java.util.*;   
          4. public class ListDemo {   
          5.      static final int N=50000;   
          6.      static long timeList(List list){   
          7.      long start=System.currentTimeMillis();   
          8.      Object o = new Object();   
          9.      for(int i=0;i<N;i++)   
          10.          list.add(0, o);   
          11.      return System.currentTimeMillis()-start;   
          12.      }   
          13.      public static void main(String[] args) {   
          14.          System.out.println("ArrayList耗時(shí):"+timeList(new ArrayList()));   
          15.          System.out.println("LinkedList耗時(shí):"+timeList(new LinkedList()));   
          16.      }   
          17. }   

           這時(shí)我的輸出結(jié)果是:ArrayList耗時(shí):2463


                                     LinkedList耗時(shí):15 
          這和前面一個(gè)例子的結(jié)果截然相反,當(dāng)一個(gè)元素被加到ArrayList的最開(kāi)端時(shí),所有已經(jīng)存在的元素都會(huì)后移,這就意味著數(shù)據(jù)移動(dòng)和復(fù)制上的開(kāi)銷(xiāo)。相反的,將一個(gè)元素加到LinkedList的最開(kāi)端只是簡(jiǎn)單的未這個(gè)元素分配一個(gè)記錄,然后調(diào)整兩個(gè)連接。在LinkedList的開(kāi)端增加一個(gè)元素的開(kāi)銷(xiāo)是固定的,而在ArrayList的開(kāi)端增加一個(gè)元素的開(kāi)銷(xiāo)是與ArrayList的大小成比例的。


          二.空間復(fù)雜度 
          在LinkedList中有一個(gè)私有的內(nèi)部類(lèi),定義如下:

          Java代碼  收藏代碼
          1. private static class Entry {   
          2.          Object element;   
          3.          Entry next;   
          4.          Entry previous;   
          5.      }   

           
          每個(gè)Entry對(duì)象reference列表中的一個(gè)元素,同時(shí)還有在LinkedList中它的上一個(gè)元素和下一個(gè)元素。一個(gè)有1000個(gè)元素的LinkedList對(duì)象將有1000個(gè)鏈接在一起的Entry對(duì)象,每個(gè)對(duì)象都對(duì)應(yīng)于列表中的一個(gè)元素。這樣的話(huà),在一個(gè)LinkedList結(jié)構(gòu)中將有一個(gè)很大的空間開(kāi)銷(xiāo),因?yàn)樗鎯?chǔ)這1000個(gè)Entity對(duì)象的相關(guān)信息。 
          ArrayList使用一個(gè)內(nèi)置的數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)元素,這個(gè)數(shù)組的起始容量是10.當(dāng)數(shù)組需要增長(zhǎng)時(shí),新的容量按如下公式獲得:新容量=(舊容量*3)/2+1,也就是說(shuō)每一次容量大概會(huì)增長(zhǎng)50%。這就意味著,如果你有一個(gè)包含大量元素的ArrayList對(duì)象,那么最終將有很大的空間會(huì)被浪費(fèi)掉,這個(gè)浪費(fèi)是由ArrayList的工作方式本身造成的。如果沒(méi)有足夠的空間來(lái)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(duì)數(shù)組進(jìn)行重新分配,將會(huì)導(dǎo)致性能急劇下降。如果我們知道一個(gè)ArrayList將會(huì)有多少個(gè)元素,我們可以通過(guò)構(gòu)造方法來(lái)指定容量。我們還可以通過(guò)trimToSize方法在ArrayList分配完畢之后去掉浪費(fèi)掉的空間。


          三.總結(jié) 
          ArrayList和LinkedList在性能上各有優(yōu)缺點(diǎn),都有各自所適用的地方,總的說(shuō)來(lái)可以描述如下: 
          1.對(duì)ArrayList和LinkedList而言,在列表末尾增加一個(gè)元素所花的開(kāi)銷(xiāo)都是固定的。對(duì)ArrayList而言,主要是在內(nèi)部數(shù)組中增加一項(xiàng),指向所添加的元素,偶爾可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)數(shù)組重新進(jìn)行分配;而對(duì)LinkedList而言,這個(gè)開(kāi)銷(xiāo)是統(tǒng)一的,分配一個(gè)內(nèi)部Entry對(duì)象。


          2.在ArrayList的中間插入或刪除一個(gè)元素意味著這個(gè)列表中剩余的元素都會(huì)被移動(dòng);而在LinkedList的中間插入或刪除一個(gè)元素的開(kāi)銷(xiāo)是固定的。


          3.LinkedList不支持高效的隨機(jī)元素訪(fǎng)問(wèn)。


          4.ArrayList的空間浪費(fèi)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(fèi)則體現(xiàn)在它的每一個(gè)元素都需要消耗相當(dāng)?shù)目臻g


          可以這樣說(shuō):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(fǎng)問(wèn)其中的元素時(shí),使用ArrayList會(huì)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(fǎng)問(wèn)其中的元素時(shí),就應(yīng)該使用LinkedList了。

          posted on 2014-01-03 10:12 Eric_jiang 閱讀(221) 評(píng)論(0)  編輯  收藏 所屬分類(lèi): Java
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