ArrayList和LinkedList的区别
参考：
https://blog.csdn.net/qing_gee/article/details/108841587
https://blog.csdn.net/eson_15/article/details/51145788
https://www.cnblogs.com/wwwcnblogscom/p/8036411.html
ArrayList 和 LinkedList有什么区别
ArrayList 和 LinkedList 有什么区别，是面试官非常喜欢问的一个问题。可能大部分小伙伴和我一样，能回答出“ArrayList 是基于数组实现的，LinkedList 是基于双向链表实现的。”
关于这一点，我之前的文章里也提到过了。但说实话，这样苍白的回答并不能令面试官感到满意，他还想知道的更多。
那假如小伙伴们继续做出下面这样的回答：
“ArrayList 在新增和删除元素时，因为涉及到数组复制，所以效率比 LinkedList 低，而在遍历的时候，ArrayList 的效率要高于 LinkedList。”
面试官会感到满意吗？我只能说，如果面试官比较仁慈的话，他可能会让我们回答下一个问题；否则的话，他会让我们回家等通知，这一等，可能意味着杳无音讯了。
为什么会这样呢？为什么为什么？回答的不对吗？
暴躁的小伙伴请喝口奶茶冷静一下。冷静下来后，请随我来，让我们一起肩并肩、手拉手地深入地研究一下 ArrayList 和 LinkedList 的数据结构、实现原理以及源码，可能神秘的面纱就揭开了。
01、ArrayList 是如何实现的？
ArrayList 实现了 List 接口，继承了 AbstractList 抽象类，底层是基于数组实现的，并且实现了动态扩容。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
transient Object[] elementData;
private int size;
}ArrayList 还实现了 RandomAccess 接口，这是一个标记接口：
public interface RandomAccess {
}内部是空的，标记“实现了这个接口的类支持快速（通常是固定时间）随机访问”。快速随机访问是什么意思呢？就是说不需要遍历，就可以通过下标（索引）直接访问到内存地址。
public E get(int index) {
Objects.checkIndex(index, size);
return elementData(index);
}
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}ArrayList 还实现了 Cloneable 接口，这表明 ArrayList 是支持拷贝的。ArrayList 内部的确也重写了 Object 类的 clone() 方法。
public Object clone() {
try {
ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn't happen, since we are Cloneable
throw new InternalError(e);
}
}ArrayList 还实现了 Serializable 接口，同样是一个标记接口：
public interface Serializable {
}内部也是空的，标记“实现了这个接口的类支持序列化”。序列化是什么意思呢？Java 的序列化是指，将对象转换成以字节序列的形式来表示，这些字节序中包含了对象的字段和方法。序列化后的对象可以被写到数据库、写到文件，也可用于网络传输。
眼睛雪亮的小伙伴可能会注意到，ArrayList 中的关键字段 elementData 使用了 transient 关键字修饰，这个关键字的作用是，让它修饰的字段不被序列化。
这不前后矛盾吗？一个类既然实现了 Serilizable 接口，肯定是想要被序列化的，对吧？那为什么保存关键数据的 elementData 又不想被序列化呢?
这还得从 “ArrayList 是基于数组实现的”开始说起。大家都知道，数组是定长的，就是说，数组一旦声明了，长度（容量）就是固定的，不能像某些东西一样伸缩自如。这就很麻烦，数组一旦装满了，就不能添加新的元素进来了。
ArrayList 不想像数组这样活着，它想能屈能伸，所以它实现了动态扩容。一旦在添加元素的时候，发现容量用满了 s == elementData.length，就按照原来数组的 1.5 倍（oldCapacity >> 1）进行扩容。扩容之后，再将原有的数组复制到新分配的内存地址上 Arrays.copyOf(elementData, newCapacity)。
private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
if (s == elementData.length)
elementData = grow();
elementData[s] = e;
size = s + 1;
}
private Object[] grow() {
return grow(size + 1);
}
private Object[] grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity,
minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */
oldCapacity >> 1 /* preferred growth */);
return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
} else {
return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)];
}
}动态扩容意味着什么？大家伙想一下。嗯，还是我来告诉大家答案吧，有点迫不及待。
意味着数组的实际大小可能永远无法被填满的，总有多余出来空置的内存空间。
比如说，默认的数组大小是 10，当添加第 11 个元素的时候，数组的长度扩容了 1.5 倍，也就是 15，意味着还有 4 个内存空间是闲置的，对吧？
序列化的时候，如果把整个数组都序列化的话，是不是就多序列化了 4 个内存空间。当存储的元素数量非常非常多的时候，闲置的空间就非常非常大，序列化耗费的时间就会非常非常多。
于是，ArrayList 做了一个愉快而又聪明的决定，内部提供了两个私有方法 writeObject 和 readObject 来完成序列化和反序列化。
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out element count, and any hidden stuff
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
// Write out size as capacity for behavioral compatibility with clone()
s.writeInt(size);
// Write out all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}从 writeObject 方法的源码中可以看得出，它使用了 ArrayList 的实际大小 size 而不是数组的长度（elementData.length）来作为元素的上限进行序列化。
此处应该有掌声啊！不是为我，为 Java 源码的作者们，他们真的是太厉害了，可以用两个词来形容他们——殚精竭虑、精益求精。
02、LinkedList 是如何实现的？
LinkedList 是一个继承自 AbstractSequentialList 的双向链表，因此它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
transient int size = 0;
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;
}LinkedList 内部定义了一个 Node 节点，它包含 3 个部分：元素内容 item，前引用 prev 和后引用 next。代码如下所示：
private static class Node<E> {
E item;
LinkedList.Node<E> next;
LinkedList.Node<E> prev;
Node(LinkedList.Node<E> prev, E element, LinkedList.Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}LinkedList 还实现了 Cloneable 接口，这表明 LinkedList 是支持拷贝的。
LinkedList 还实现了 Serializable 接口，这表明 LinkedList 是支持序列化的。眼睛雪亮的小伙伴可能又注意到了，LinkedList 中的关键字段 size、first、last 都使用了 transient 关键字修饰，这不又矛盾了吗？到底是想序列化还是不想序列化？
答案是 LinkedList 想按照自己的方式序列化，来看它自己实现的 writeObject() 方法：
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out any hidden serialization magic
s.defaultWriteObject();
// Write out size
s.writeInt(size);
// Write out all elements in the proper order.
for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
s.writeObject(x.item);
}发现没？LinkedList 在序列化的时候只保留了元素的内容 item，并没有保留元素的前后引用。这样就节省了不少内存空间，对吧？
那有些小伙伴可能就疑惑了，只保留元素内容，不保留前后引用，那反序列化的时候怎么办？
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden serialization magic
s.defaultReadObject();
// Read in size
int size = s.readInt();
// Read in all elements in the proper order.
for (int i = 0; i < size; i++)
linkLast((E)s.readObject());
}
void linkLast(E e) {
final LinkedList.Node<E> l = last;
final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}注意 for 循环中的 linkLast() 方法，它可以把链表重新链接起来，这样就恢复了链表序列化之前的顺序。很妙，对吧？
和 ArrayList 相比，LinkedList 没有实现 RandomAccess 接口，这是因为 LinkedList 存储数据的内存地址是不连续的，所以不支持随机访问。
03、ArrayList 和 LinkedList 新增元素时究竟谁快？
前面我们已经从多个维度了解了 ArrayList 和 LinkedList 的实现原理和各自的特点。那接下来，我们就来聊聊 ArrayList 和 LinkedList 在新增元素时究竟谁快？
1）ArrayList
ArrayList 新增元素有两种情况，一种是直接将元素添加到数组末尾，一种是将元素插入到指定位置。
添加到数组末尾的源码：
public boolean add(E e) {
modCount++;
add(e, elementData, size);
return true;
}
private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
if (s == elementData.length)
elementData = grow();
elementData[s] = e;
size = s + 1;
}很简单，先判断是否需要扩容，然后直接通过索引将元素添加到末尾。
插入到指定位置的源码：
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
modCount++;
final int s;
Object[] elementData;
if ((s = size) == (elementData = this.elementData).length)
elementData = grow();
System.arraycopy(elementData, index,
elementData, index + 1,
s - index);
elementData[index] = element;
size = s + 1;
}先检查插入的位置是否在合理的范围之内，然后判断是否需要扩容，再把该位置以后的元素复制到新添加元素的位置之后，最后通过索引将元素添加到指定的位置。这种情况是非常伤的，性能会比较差。
2）LinkedList
LinkedList 新增元素也有两种情况，一种是直接将元素添加到队尾，一种是将元素插入到指定位置。
添加到队尾的源码：
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
void linkLast(E e) {
final LinkedList.Node<E> l = last;
final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}先将队尾的节点 last 存放到临时变量 l 中（不是说不建议使用 I 作为变量名吗？Java 的作者们明知故犯啊），然后生成新的 Node 节点，并赋给 last，如果 l 为 null，说明是第一次添加，所以 first 为新的节点；否则将新的节点赋给之前 last 的 next。
插入到指定位置的源码：
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}
LinkedList.Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
if (index < (size >> 1)) {
LinkedList.Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
LinkedList.Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
void linkBefore(E e, LinkedList.Node<E> succ) {
// assert succ != null;
final LinkedList.Node<E> pred = succ.prev;
final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(pred, e, succ);
succ.prev = newNode;
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}先检查插入的位置是否在合理的范围之内，然后判断插入的位置是否是队尾，如果是，添加到队尾；否则执行 linkBefore() 方法。
在执行 linkBefore() 方法之前，会调用 node() 方法查找指定位置上的元素，这一步是需要遍历 LinkedList 的。如果插入的位置靠前前半段，就从队头开始往后找；否则从队尾往前找。也就是说，如果插入的位置越靠近 LinkedList 的中间位置，遍历所花费的时间就越多。
找到指定位置上的元素（succ）之后，就开始执行 linkBefore() 方法了，先将 succ 的前一个节点（prev）存放到临时变量 pred 中，然后生成新的 Node 节点（newNode），并将 succ 的前一个节点变更为 newNode，如果 pred 为 null，说明插入的是队头，所以 first 为新节点；否则将 pred 的后一个节点变更为 newNode。
经过源码分析以后，小伙伴们是不是在想：“好像 ArrayList 在新增元素的时候效率并不一定比 LinkedList 低啊！”
当两者的起始长度是一样的情况下：
- 如果是从集合的头部新增元素，ArrayList 花费的时间应该比 LinkedList 多，因为需要对头部以后的元素进行复制。
public class ArrayListTest {
public static void addFromHeaderTest(int num) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(num);
int i = 0;
long timeStart = System.currentTimeMillis();
while (i < num) {
list.add(0, i + "沉默王二");
i++;
}
long timeEnd = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ArrayList从集合头部位置新增元素花费的时间" + (timeEnd - timeStart));
}
}
/**
* @author 微信搜「沉默王二」，回复关键字 PDF
*/
public class LinkedListTest {
public static void addFromHeaderTest(int num) {
LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();
int i = 0;
long timeStart = System.currentTimeMillis();
while (i < num) {
list.addFirst(i + "沉默王二");
i++;
}
long timeEnd = System.currentTimeMillis();
System.out.println("LinkedList从集合头部位置新增元素花费的时间" + (timeEnd - timeStart));
}
}num 为 10000，代码实测后的时间如下所示：
ArrayList从集合头部位置新增元素花费的时间595
LinkedList从集合头部位置新增元素花费的时间15ArrayList 花费的时间比 LinkedList 要多很多。
- 如果是从集合的中间位置新增元素，ArrayList 花费的时间搞不好要比 LinkedList 少，因为 LinkedList 需要遍历。
public class ArrayListTest {
public static void addFromMidTest(int num) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(num);
int i = 0;
long timeStart = System.currentTimeMillis();
while (i < num) {
int temp = list.size();
list.add(temp / 2 + "沉默王二");
i++;
}
long timeEnd = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ArrayList从集合中间位置新增元素花费的时间" + (timeEnd - timeStart));
}
}
public class LinkedListTest {
public static void addFromMidTest(int num) {
LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();
int i = 0;
long timeStart = System.currentTimeMillis();
while (i < num) {
int temp = list.size();
list.add(temp / 2, i + "沉默王二");
i++;
}
long timeEnd = System.currentTimeMillis();
System.out.println("LinkedList从集合中间位置新增元素花费的时间" + (timeEnd - timeStart));
}
}num 为 10000，代码实测后的时间如下所示：
ArrayList从集合中间位置新增元素花费的时间1
LinkedList从集合中间位置新增元素花费的时间101ArrayList 花费的时间比 LinkedList 要少很多很多。
- 如果是从集合的尾部新增元素，ArrayList 花费的时间应该比 LinkedList 少，因为数组是一段连续的内存空间，也不需要复制数组；而链表需要创建新的对象，前后引用也要重新排列。
public class ArrayListTest {
public static void addFromTailTest(int num) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(num);
int i = 0;
long timeStart = System.currentTimeMillis();
while (i < num) {
list.add(i + "沉默王二");
i++;
}
long timeEnd = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ArrayList从集合尾部位置新增元素花费的时间" + (timeEnd - timeStart));
}
}
public class LinkedListTest {
public static void addFromTailTest(int num) {
LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();
int i = 0;
long timeStart = System.currentTimeMillis();
while (i < num) {
list.add(i + "沉默王二");
i++;
}
long timeEnd = System.currentTimeMillis();
System.out.println("LinkedList从集合尾部位置新增元素花费的时间" + (timeEnd - timeStart));
}
}num 为 10000，代码实测后的时间如下所示：
ArrayList从集合尾部位置新增元素花费的时间69
LinkedList从集合尾部位置新增元素花费的时间193ArrayList 花费的时间比 LinkedList 要少一些。
这样的结论和预期的是不是不太相符？ArrayList 在添加元素的时候如果不涉及到扩容，性能在两种情况下（中间位置新增元素、尾部新增元素）比 LinkedList 好很多，只有头部新增元素的时候比 LinkedList 差，因为数组复制的原因。
当然了，如果涉及到数组扩容的话，ArrayList 的性能就没那么可观了，因为扩容的时候也要复制数组。
04、ArrayList 和 LinkedList 删除元素时究竟谁快？
1）ArrayList
ArrayList 删除元素的时候，有两种方式，一种是直接删除元素（remove(Object)），需要直先遍历数组，找到元素对应的索引；一种是按照索引删除元素（remove(int)）。
public boolean remove(Object o) {
final Object[] es = elementData;
final int size = this.size;
int i = 0;
found: {
if (o == null) {
for (; i < size; i++)
if (es[i] == null)
break found;
} else {
for (; i < size; i++)
if (o.equals(es[i]))
break found;
}
return false;
}
fastRemove(es, i);
return true;
}
public E remove(int index) {
Objects.checkIndex(index, size);
final Object[] es = elementData;
@SuppressWarnings("unchecked") E oldValue = (E) es[index];
fastRemove(es, index);
return oldValue;
}但从本质上讲，都是一样的，因为它们最后调用的都是 fastRemove(Object, int) 方法。
private void fastRemove(Object[] es, int i) {
modCount++;
final int newSize;
if ((newSize = size - 1) > i)
System.arraycopy(es, i + 1, es, i, newSize - i);
es[size = newSize] = null;
}从源码可以看得出，只要删除的不是最后一个元素，都需要数组重组。删除的元素位置越靠前，代价就越大。
2）LinkedList
LinkedList 删除元素的时候，有四种常用的方式：
remove(int)，删除指定位置上的元素
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}先检查索引，再调用 node(int) 方法（ 前后半段遍历，和新增元素操作一样）找到节点 Node，然后调用 unlink(Node) 解除节点的前后引用，同时更新前节点的后引用和后节点的前引用：
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}remove(Object)，直接删除元素
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}也是先前后半段遍历，找到要删除的元素后调用 unlink(Node)。
removeFirst()，删除第一个节点
public E removeFirst() {
final LinkedList.Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
private E unlinkFirst(LinkedList.Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final LinkedList.Node<E> next = f.next;
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next;
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}删除第一个节点就不需要遍历了，只需要把第二个节点更新为第一个节点即可。
removeLast()，删除最后一个节点
删除最后一个节点和删除第一个节点类似，只需要把倒数第二个节点更新为最后一个节点即可。
可以看得出，LinkedList 在删除比较靠前和比较靠后的元素时，非常高效，但如果删除的是中间位置的元素，效率就比较低了。
这里就不再做代码测试了，感兴趣的小伙伴可以自己试试，结果和新增元素保持一致：
- 从集合头部删除元素时，ArrayList 花费的时间比 LinkedList 多很多；
- 从集合中间位置删除元素时，ArrayList 花费的时间比 LinkedList 少很多；
- 从集合尾部删除元素时，ArrayList 花费的时间比 LinkedList 少一点。
我本地的统计结果如下所示，小伙伴们可以作为参考：
ArrayList从集合头部位置删除元素花费的时间380
LinkedList从集合头部位置删除元素花费的时间4
ArrayList从集合中间位置删除元素花费的时间381
LinkedList从集合中间位置删除元素花费的时间5922
ArrayList从集合尾部位置删除元素花费的时间8
LinkedList从集合尾部位置删除元素花费的时间1205、ArrayList 和 LinkedList 遍历元素时究竟谁快？
1）ArrayList
遍历 ArrayList 找到某个元素的话，通常有两种形式：
get(int)，根据索引找元素
public E get(int index) {
Objects.checkIndex(index, size);
return elementData(index);
}由于 ArrayList 是由数组实现的，所以根据索引找元素非常的快，一步到位。
indexOf(Object)，根据元素找索引
public int indexOf(Object o) {
return indexOfRange(o, 0, size);
}
int indexOfRange(Object o, int start, int end) {
Object[] es = elementData;
if (o == null) {
for (int i = start; i < end; i++) {
if (es[i] == null) {
return i;
}
}
} else {
for (int i = start; i < end; i++) {
if (o.equals(es[i])) {
return i;
}
}
}
return -1;
}根据元素找索引的话，就需要遍历整个数组了，从头到尾依次找。
2）LinkedList
遍历 LinkedList 找到某个元素的话，通常也有两种形式：
get(int)，找指定位置上的元素
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}既然需要调用 node(int) 方法，就意味着需要前后半段遍历了。
indexOf(Object)，找元素所在的位置
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) {
for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null)
return index;
index++;
}
} else {
for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}需要遍历整个链表，和 ArrayList 的 indexOf() 类似。
那在我们对集合遍历的时候，通常有两种做法，一种是使用 for 循环，一种是使用迭代器（Iterator）。
如果使用的是 for 循环，可想而知 LinkedList 在 get 的时候性能会非常差，因为每一次外层的 for 循环，都要执行一次 node(int) 方法进行前后半段的遍历。
LinkedList.Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
if (index < (size >> 1)) {
LinkedList.Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
LinkedList.Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}那如果使用的是迭代器呢？
LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();
for (Iterator<String> it = list.iterator(); it.hasNext();) {
it.next();
}迭代器只会调用一次 node(int) 方法，在执行 list.iterator() 的时候：先调用 AbstractSequentialList 类的 iterator() 方法，再调用 AbstractList 类的 listIterator() 方法，再调用 LinkedList 类的 listIterator(int) 方法，如下图所示。
最后返回的是 LinkedList 类的内部私有类 ListItr 对象：
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
checkPositionIndex(index);
return new LinkedList.ListItr(index);
}
private class ListItr implements ListIterator<E> {
private LinkedList.Node<E> lastReturned;
private LinkedList.Node<E> next;
private int nextIndex;
private int expectedModCount = modCount;
ListItr(int index) {
// assert isPositionIndex(index);
next = (index == size) ? null : node(index);
nextIndex = index;
}
public boolean hasNext() {
return nextIndex < size;
}
public E next() {
checkForComodification();
if (!hasNext())
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = next;
next = next.next;
nextIndex++;
return lastReturned.item;
}
}执行 ListItr 的构造方法时调用了一次 node(int) 方法，返回第一个节点。在此之后，迭代器就执行 hasNext() 判断有没有下一个，执行 next() 方法下一个节点。
由此，可以得出这样的结论：遍历 LinkedList 的时候，千万不要使用 for 循环，要使用迭代器。
也就是说，for 循环遍历的时候，ArrayList 花费的时间远小于 LinkedList；迭代器遍历的时候，两者性能差不多。
06、总结
花了两天时间，终于肝完了！相信看完这篇文章后，再有面试官问你 ArrayList 和 LinkedList 有什么区别的话，你一定会胸有成竹地和他扯上半小时。
ArrayList和LinkedList的区别
前面已经学习完了List部分的源码，主要是ArrayList和LinkedList两部分内容，这一节主要总结下List部分的内容。
List概括
先来回顾一下List在Collection中的的框架图：
从图中我们可以看出：
1. List是一个接口，它继承与Collection接口，代表有序的队列。
2. AbstractList是一个抽象类，它继承与AbstractCollection。AbstractList实现了List接口中除了size()、get(int location)之外的方法。
3. AbstractSequentialList是一个抽象类，它继承与AbstrctList。AbstractSequentialList实现了“链表中，根据index索引值操作链表的全部方法”。
4. ArrayList、LinkedList、Vector和Stack是List的四个实现类，其中Vector是基于JDK1.0，虽然实现了同步，但是效率低，已经不用了，Stack继承与Vector，所以不再赘述。
5. LinkedList是个双向链表，它同样可以被当作栈、队列或双端队列来使用。
ArrayList和LinkedList区别
我们知道，通常情况下，ArrayList和LinkedList的区别有以下几点：
1. ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，而LinkedList是基于链表的数据结构；
2. 对于随机访问get和set，ArrayList要优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针；
3. 对于添加和删除操作add和remove，一般大家都会说LinkedList要比ArrayList快，因为ArrayList要移动数据。但是实际情况并非这样，对于添加或删除，LinkedList和ArrayList并不能明确说明谁快谁慢，下面会详细分析。
我们结合之前分析的源码，来看看为什么是这样的：
ArrayList中的随机访问、添加和删除部分源码如下：
//获取index位置的元素值
public E get(int index) {
rangeCheck(index); //首先判断index的范围是否合法
return elementData(index);
}
//将index位置的值设为element，并返回原来的值
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
//将element添加到ArrayList的指定位置
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//将index以及index之后的数据复制到index+1的位置往后，即从index开始向后挪了一位
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element; //然后在index处插入element
size++;
}
//删除ArrayList指定位置的元素
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
//向左挪一位，index位置原来的数据已经被覆盖了
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//多出来的最后一位删掉
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
LinkedList中的随机访问、添加和删除部分源码如下：
//获得第index个节点的值
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
//设置第index元素的值
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}
//在index个节点之前添加新的节点
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}
//删除第index个节点
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
//定位index处的节点
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
//index<size/2时，从头开始找
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else { //index>=size/2时，从尾开始找
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
从源码可以看出，ArrayList想要get(int index)元素时，直接返回index位置上的元素，而LinkedList需要通过for循环进行查找，虽然LinkedList已经在查找方法上做了优化，比如index < size / 2，则从左边开始查找，反之从右边开始查找，但是还是比ArrayList要慢。这点是毋庸置疑的。
ArrayList想要在指定位置插入或删除元素时，主要耗时的是System.arraycopy动作，会移动index后面所有的元素；LinkedList主耗时的是要先通过for循环找到index，然后直接插入或删除。这就导致了两者并非一定谁快谁慢，下面通过一个测试程序来测试一下两者插入的速度：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
/*
* @description 测试ArrayList和LinkedList插入的效率
* @eson_15
*/
public class ArrayOrLinked {
static List<Integer> array=new ArrayList<Integer>();
static List<Integer> linked=new LinkedList<Integer>();
public static void main(String[] args) {
//首先分别给两者插入10000条数据
for(int i=0;i<10000;i++){
array.add(i);
linked.add(i);
}
//获得两者随机访问的时间
System.out.println("array time:"+getTime(array));
System.out.println("linked time:"+getTime(linked));
//获得两者插入数据的时间
System.out.println("array insert time:"+insertTime(array));
System.out.println("linked insert time:"+insertTime(linked));
}
public static long getTime(List<Integer> list){
long time=System.currentTimeMillis();
for(int i = 0; i < 10000; i++){
int index = Collections.binarySearch(list, list.get(i));
if(index != i){
System.out.println("ERROR!");
}
}
return System.currentTimeMillis()-time;
}
//插入数据
public static long insertTime(List<Integer> list){
/*
* 插入的数据量和插入的位置是决定两者性能的主要方面，
* 我们可以通过修改这两个数据，来测试两者的性能
*/
long num = 10000; //表示要插入的数据量
int index = 1000; //表示从哪个位置插入
long time=System.currentTimeMillis();
for(int i = 1; i < num; i++){
list.add(index, i);
}
return System.currentTimeMillis()-time;
}
}
主要有两个因素决定他们的效率，插入的数据量和插入的位置。我们可以在程序里改变这两个因素来测试它们的效率。
当数据量较小时，测试程序中，大约小于30的时候，两者效率差不多，没有显著区别；当数据量较大时，大约在容量的1/10处开始，LinkedList的效率就开始没有ArrayList效率高了，特别到一半以及后半的位置插入时，LinkedList效率明显要低于ArrayList，而且数据量越大，越明显。比如我测试了一种情况，在index=1000的位置(容量的1/10)插入10000条数据和在index=5000的位置以及在index=9000的位置插入10000条数据的运行时间如下：
在index=1000出插入结果： array time:4 linked time:240 array insert time:20 linked insert time:18 在index=5000处插入结果： array time:4 linked time:229 array insert time:13 linked insert time:90 在index=9000处插入结果： array time:4 linked time:237 array insert time:7 linked insert time:92
从运行结果看，LinkedList的效率是越来越差。
所以当插入的数据量很小时，两者区别不太大，当插入的数据量大时，大约在容量的1/10之前，LinkedList会优于ArrayList，在其后就劣与ArrayList，且越靠近后面越差。所以个人觉得，一般首选用ArrayList，由于LinkedList可以实现栈、队列以及双端队列等数据结构，所以当特定需要时候，使用LinkedList，当然咯，数据量小的时候，两者差不多，视具体情况去选择使用；当数据量大的时候，如果只需要在靠前的部分插入或删除数据，那也可以选用LinkedList，反之选择ArrayList反而效率更高。
ArrayList和LinkedList的区别
ArrayList和Vector使用了数组的实现，可以认为ArrayList或者Vector封装了对内部数组的操作，比如向数组中添加，删除，插入新的元素或者数据的扩展和重定向。
LinkedList使用了循环双向链表数据结构。与基于数组ArrayList相比，这是两种截然不同的实现技术，这也决定了它们将适用于完全不同的工作场景。
LinkedList链表由一系列表项连接而成。一个表项总是包含3个部分：元素内容，前驱表和后驱表，如图所示：
在下图展示了一个包含3个元素的LinkedList的各个表项间的连接关系。在JDK的实现中，无论LikedList是否为空，链表内部都有一个header表项，它既表示链表的开始，也表示链表的结尾。表项header的后驱表项便是链表中第一个元素，表项header的前驱表项便是链表中最后一个元素。
下面以增加和删除元素为例比较ArrayList和LinkedList的不同之处：
（1）增加元素到列表尾端：
在ArrayList中增加元素到队列尾端的代码如下：
public boolean add(E e){
ensureCapacity(size+1);//确保内部数组有足够的空间
elementData[size++]=e;//将元素加入到数组的末尾，完成添加
return true;
}
ArrayList中add()方法的性能决定于ensureCapacity()方法。ensureCapacity()的实现如下：
public vod ensureCapacity(int minCapacity){
modCount++;
int oldCapacity=elementData.length;
if(minCapacity>oldCapacity){ //如果数组容量不足，进行扩容
Object[] oldData=elementData;
int newCapacity=(oldCapacity*3)/2+1; //扩容到原始容量的1.5倍
if(newCapacitty<minCapacity) //如果新容量小于最小需要的容量，则使用最小
//需要的容量大小
newCapacity=minCapacity ; //进行扩容的数组复制
elementData=Arrays.copyof(elementData,newCapacity);
}
}
可以看到，只要ArrayList的当前容量足够大，add()操作的效率非常高的。只有当ArrayList对容量的需求超出当前数组大小时，才需要进行扩容。扩容的过程中，会进行大量的数组复制操作。而数组复制时，最终将调用System.arraycopy()方法，因此add()操作的效率还是相当高的。
LinkedList 的add()操作实现如下，它也将任意元素增加到队列的尾端：
public boolean add(E e){
addBefore(e,header);//将元素增加到header的前面
return true;
}
其中addBefore()的方法实现如下：
private Entry<E> addBefore(E e,Entry<E> entry){
Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e,entry,entry.previous);
newEntry.provious.next=newEntry;
newEntry.next.previous=newEntry;
size++;
modCount++;
return newEntry;
}
可见，LinkeList由于使用了链表的结构，因此不需要维护容量的大小。从这点上说，它比ArrayList有一定的性能优势，然而，每次的元素增加都需要新建一个Entry对象，并进行更多的赋值操作。在频繁的系统调用中，对性能会产生一定的影响。
（2）增加元素到列表任意位置
除了提供元素到List的尾端，List接口还提供了在任意位置插入元素的方法：void add(int index,E element);
由于实现的不同，ArrayList和LinkedList在这个方法上存在一定的性能差异，由于ArrayList是基于数组实现的，而数组是一块连续的内存空间，如果在数组的任意位置插入元素，必然导致在该位置后的所有元素需要重新排列，因此，其效率相对会比较低。
以下代码是ArrayList中的实现：
public void add(int index,E element){
if(index>size||index<0)
throw new IndexOutOfBoundsException(
"Index:"+index+",size: "+size);
ensureCapacity(size+1);
System.arraycopy(elementData,index,elementData,index+1,size-index);
elementData[index] = element;
size++;
}
可以看到每次插入操作，都会进行一次数组复制。而这个操作在增加元素到List尾端的时候是不存在的，大量的数组重组操作会导致系统性能低下。并且插入元素在List中的位置越是靠前，数组重组的开销也越大。
而LinkedList此时显示了优势：
public void add(int index,E element){
addBefore(element,(index==size?header:entry(index)));
}
可见，对LinkedList来说，在List的尾端插入数据与在任意位置插入数据是一样的，不会因为插入的位置靠前而导致插入的方法性能降低。
（3）删除任意位置元素
对于元素的删除，List接口提供了在任意位置删除元素的方法：
public E remove(int index);
对ArrayList来说，remove()方法和add()方法是雷同的。在任意位置移除元素后，都要进行数组的重组。ArrayList的实现如下：
public E remove(int index){
RangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue=(E) elementData[index];
int numMoved=size-index-1;
if(numMoved>0)
System.arraycopy(elementData,index+1,elementData,index,numMoved);
elementData[--size]=null;
return oldValue;
}
可以看到，在ArrayList的每一次有效的元素删除操作后，都要进行数组的重组。并且删除的位置越靠前，数组重组时的开销越大。
public E remove(int index){
return remove(entry(index));
}
private Entry<E> entry(int index){
if(index<0 || index>=size)
throw new IndexOutBoundsException("Index:"+index+",size:"+size);
Entry<E> e= header;
if(index<(size>>1)){//要删除的元素位于前半段
for(int i=0;i<=index;i++)
e=e.next;
}else{
for(int i=size;i>index;i--)
e=e.previous;
}
return e;
}
在LinkedList的实现中，首先要通过循环找到要删除的元素。如果要删除的位置处于List的前半段，则从前往后找；若其位置处于后半段，则从后往前找。因此无论要删除较为靠前或者靠后的元素都是非常高效的；但要移除List中间的元素却几乎要遍历完半个List，在List拥有大量元素的情况下，效率很低。
（4）容量参数
容量参数是ArrayList和Vector等基于数组的List的特有性能参数。它表示初始化的数组大小。当ArrayList所存储的元素数量超过其已有大小时。它便会进行扩容，数组的扩容会导致整个数组进行一次内存复制。因此合理的数组大小有助于减少数组扩容的次数，从而提高系统性能。
public ArrayList(){
this(10);
}
public ArrayList (int initialCapacity){
super();
if(initialCapacity<0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity:"+initialCapacity)
this.elementData=new Object[initialCapacity];
}
ArrayList提供了一个可以制定初始数组大小的构造函数：
public ArrayList(int initialCapacity)
现以构造一个拥有100万元素的List为例，当使用默认初始化大小时，其消耗的相对时间为125ms左右，当直接制定数组大小为100万时，构造相同的ArrayList仅相对耗时16ms。
（5）遍历列表
遍历列表操作是最常用的列表操作之一，在JDK1.5之后，至少有3中常用的列表遍历方式：forEach操作，迭代器和for循环。
String tmp;
long start=System.currentTimeMills(); //ForEach
for(String s:list){
tmp=s;
}
System.out.println("foreach spend:"+(System.currentTimeMills()-start));
start = System.currentTimeMills();
for(Iterator<String> it=list.iterator();it.hasNext();){
tmp=it.next();
}
System.out.println("Iterator spend;"+(System.currentTimeMills()-start));
start=System.currentTimeMills();
int size=;list.size();
for(int i=0;i<size;i++){
tmp=list.get(i);
}
System.out.println("for spend;"+(System.currentTimeMills()-start));
构造一个拥有100万数据的ArrayList和等价的LinkedList，使用以上代码进行测试，测试结果的相对耗时如下表所示： 
可以看到，最简便的ForEach循环并没有很好的性能表现，综合性能不如普通的迭代器，而是用for循环通过随机访问遍历列表时，ArrayList表项很好，但是LinkedList的表现却无法让人接受，甚至没有办法等待程序的结束。这是因为对LinkedList进行随机访问时，总会进行一次列表的遍历操作。性能非常差，应避免使用。
参考链接：https://www.cnblogs.com/sierrajuan/p/3639353.html
