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谈谈ArrayList和LinkedList的区别

article 2025/3/13 11:07:34

ArrayList 和 LinkedList 都是 Java 中实现 List 接口的常用类，但它们在内部实现、性能特点和适用场景上有很大的区别。以下是它们的详细对比：

1. 内部实现

1.1 ArrayList

基于动态数组实现：
- ArrayList 内部使用一个动态数组（Object[]）来存储元素。
- 当数组容量不足时，会自动扩容（通常是当前容量的 1.5 倍）。
连续内存分配：
- 元素在内存中是连续存储的，因此支持快速的随机访问。

1.2 LinkedList

基于双向链表实现：
- LinkedList 内部使用双向链表存储元素，每个节点包含一个指向下一个节点的引用和一个指向前一个节点的引用。
非连续内存分配：
- 元素在内存中不是连续存储的，因此不支持快速随机访问。

2. 性能特点

2.1 随机访问

ArrayList：
- 支持快速随机访问（通过索引访问），时间复杂度为 O(1)。
- 适合频繁通过索引访问元素的场景。
LinkedList：
- 不支持快速随机访问，需要从头或尾遍历链表，时间复杂度为 O(n)。
- 随机访问性能较差。

2.2 插入和删除

ArrayList：
- 在数组中间插入或删除元素需要移动大量元素，时间复杂度为 O(n)。
- 在数组末尾插入或删除元素效率较高，时间复杂度为 O(1)。
LinkedList：
- 插入和删除操作不需要移动其他元素，时间复杂度为 O(1)。
- 适合频繁插入和删除元素的场景。

2.3 内存占用

ArrayList：
- 内部使用数组存储，内存占用相对紧凑。
- 扩容时会创建一个新的数组并复制旧数据，可能带来额外的性能开销。
LinkedList：
- 每个节点除了存储元素外，还需要存储前后节点的引用，因此内存占用相对较大。

3. 使用场景

3.1 ArrayList

适用场景：
- 需要频繁通过索引访问元素（如遍历、查找）。
- 数据量相对固定，插入和删除操作较少。
- 需要快速访问元素的顺序。

3.2 LinkedList

适用场景：
- 需要频繁在列表中间插入或删除元素。
- 数据量动态变化较大，插入和删除操作频繁。
- 不需要频繁通过索引访问元素。

4. 示例代码

4.1 ArrayList 示例

java复制

ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add("Java");
arrayList.add("Python");
arrayList.add("C++");

// 随机访问
System.out.println(arrayList.get(1)); // 输出：Python

// 插入元素
arrayList.add(1, "JavaScript"); // 在索引 1 处插入

// 删除元素
arrayList.remove(2); // 删除索引为 2 的元素

4.2 LinkedList 示例

java复制

LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("Java");
linkedList.add("Python");
linkedList.add("C++");

// 随机访问（效率较低）
System.out.println(linkedList.get(1)); // 输出：Python

// 插入元素
linkedList.addFirst("JavaScript"); // 在头部插入
linkedList.addLast("Ruby"); // 在尾部插入

// 删除元素
linkedList.removeFirst(); // 删除头部元素
linkedList.removeLast(); // 删除尾部元素

5. 总结

特性	ArrayList	LinkedList
内部实现	动态数组	双向链表
随机访问	快速（O(1)）	慢（O(n)）
插入/删除	中间操作慢（O(n)），末尾快（O(1)）	快（O(1)）
内存占用	较小	较大（每个节点有额外引用）
适用场景	频繁随机访问，数据量固定	频繁插入删除，数据量动态变化