比较ArrayList、LinkedList、Vector

翻译人员: 铁锚
翻译时间: 2013年12月2日
原文链接: ArrayList vs. LinkedList vs. Vector

1. List概述

List,就如图名字所示一样,是元素的有序列表。当我们讨论List时，将其与Set作对比是一个很好的办法,Set集合中的元素是无序且唯一的。
下图是Collection的类继承图,从图中你可以对本文所讨论的知识有大致的了解.

图1

2. ArrayList、LinkedList与Vector的对比
从图中可以看出,这三者都实现了List 接口.所有使用方式也很相似,主要区别在于因为实现方式的不同,所以对不同的操作具有不同的效率。
ArrayList 是一个可改变大小的数组.当更多的元素加入到ArrayList中时,其大小将会动态地增长.内部的元素可以直接通过get与set方法进行访问,因为ArrayList本质上就是一个数组.
LinkedList 是一个双链表,在添加和删除元素时具有比ArrayList更好的性能.但在get与set方面弱于ArrayList.
当然,这些对比都是指数据量很大或者操作很频繁的情况下的对比,如果数据和运算量很小,那么对比将失去意义.
Vector 和ArrayList类似,但属于强同步类。如果你的程序本身是线程安全的(thread-safe,没有在多个线程之间共享同一个集合/对象),那么使用ArrayList是更好的选择。
Vector和ArrayList在更多元素添加进来时会请求更大的空间。Vector每次请求其大小的双倍空间，而ArrayList每次对size增长50%.
而 LinkedList 还实现了 Queue 接口,该接口比List提供了更多的方法,包括 offer(),peek(),poll()等.
注意: 默认情况下ArrayList的初始容量非常小,所以如果可以预估数据量的话,分配一个较大的初始值属于最佳实践,这样可以减少调整大小的开销。
3. ArrayList示例

public static void testArrayList() {
    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

public static void testLinkedList() {
    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());
    }
}

如上面的例子所示,其使用方式是相似的,实际的区别在于底层的实现方式以及操作的复杂性不同.
5. Vector
Vector和ArrayList几乎是完全相同的,唯一的区别在于Vector是同步类(synchronized).因此,开销就比ArrayList要大.正常情况下,大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector,因为同步完全可以由程序员自己来控制。
6. ArrayList与LinkedList性能对比
时间复杂度对比如下:

	ArrayList	LinkedList
get()	O(1)	O(n)
add()	O(1)	O(1) amortized
remove()	O(n)	O(n)

* 表中的 add() 代表 add(E e),而 remove()代表 remove(int index)'

• ArrayList 对于随机位置的add/remove，时间复杂度为 O(n),但是对于列表末尾的添加/删除操作,时间复杂度是 O(1). 
• LinkedList对于随机位置的add/remove，时间复杂度为 O(n),但是对于列表 末尾/开头 的添加/删除操作,时间复杂度是 O(1).

我使用下面的代码来测试他们的性能:

public static void testPerformance() {
    ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>();

    int
    times = 10 * 1000;
    // times = 100 * 1000;
    // times = 1000 * 1000;
    System.out.println("Test times = " + times);
    System.out.println("-------------------------");
    // ArrayList add
    long startTime = System.nanoTime();

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

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

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

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

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

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

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

    for (int i = times - 1; i >= 0; i--) {
        arrayList.remove(i);
    }
    endTime = System.nanoTime();
    duration = endTime - startTime;
    System.out.println(duration + " <--ArrayList remove");

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

    for (int i = times - 1; i >= 0; i--) {
        linkedList.remove(i);
    }
    endTime = System.nanoTime();
    duration = endTime - startTime;
    System.out.println(duration + " <--LinkedList remove");
}

输出结果如下:

Test times = 10000
-------------------------
1469985 <--ArrayList add
3530491 <--LinkedList add
-------------------------
593678 <--ArrayList get
86914251 <--LinkedList get
-------------------------
625651 <--ArrayList remove
2164320 <--LinkedList remove

Test times = 100000
-------------------------
11480805 <--ArrayList add
26384338 <--LinkedList add
-------------------------
714072 <--ArrayList get
10040809061 <--LinkedList get
-------------------------
1203935 <--ArrayList remove
1595905 <--LinkedList remove

在 1000*1000次的运行中,很长时间过后, LinkedList的get日志还没有打印出来，大概是15分钟左右,结果还是没有出来.

Test times = 1000000
-------------------------
132632998 <--ArrayList add
322885939 <--LinkedList add
-------------------------
3690752 <--ArrayList get
1520315361147 <--LinkedList get
-------------------------
8750043 <--ArrayList remove
13872885 <--LinkedList remove

他们性能的差异相当明显,LinkedList在 add和remove 上更快,而在get上更慢(原文是这样的).

译者注: 译者的编译和执行环境是 MyEclipse的JDK6,不论怎么看,都是 ArrayList更胜一筹,所以,该怎么选择,请根据自己的实际情况来决定，最好自己做测试，因为数据类型不同,JDK版本不同,优化不同，就可能有不同的结果。

根据时间复杂度表格,以及测试结果,我们可以判断何时该用ArrayList,何时该用LinkedList.

简单来说,LinkedList更适用于:

• 没有大规模的随机读取
• 大量的增加/删除操作