ArrayList和LinkedList有什么区别？

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ArrayList 和 LinkedList 是 Java 中两个常用的集合类，它们都实现了 List 接口，但由于底层实现不同，在实际使用中有很大区别。

1. 底层实现结构

  • ArrayList：

    • 底层是一个动态数组（类似于一个可变长度的数组）。
    • 元素在内存中是连续存储的，这意味着可以通过索引快速访问元素。
    • 如果数组容量不足时，会创建一个更大的数组，复制旧数组内容到新数组中。

  • LinkedList：

    • 底层是一个双向链表。
    • 每个节点包含两个部分：存储元素的值（数据部分）和指向前后节点的引用（指针部分）。
    • 元素在内存中不是连续的，而是通过指针相互连接。

2. 访问性能

  • ArrayList：

    • 访问性能非常高，时间复杂度是 O(1)。
    • 由于底层是数组，可以通过索引直接定位到元素位置。

  • LinkedList：

    • 访问性能较低，时间复杂度是 O(n)。
    • 需要从头（或尾）一个节点一个节点地遍历到指定位置。

总结：如果频繁需要随机访问某个位置的元素，ArrayList 更适合。

3. 插入和删除时间复杂度

  • ArrayList：

    • 插入或删除元素时，可能需要移动后续的元素（如果不是在数组末尾操作）。
    • 时间复杂度为：
      • O(n)（在中间插入/删除）。
      • O(1)（在末尾插入时通常是常数时间，但当数组扩容时耗时会增加）。

  • LinkedList：

    • 插入或删除元素时，不需要移动其他元素，只需更新前后节点的引用。
    • 时间复杂度为：
      • O(1)（在已知节点的情况下操作，比如头部或尾部）。
      • O(n)（如果需要先遍历找到插入/删除的位置）。

总结：如果频繁需要在中间进行插入或删除操作，LinkedList 更适合。

4. 继承关系

  • ArrayList：

    • 继承自 AbstractList。
    • 实现了 List、RandomAccess、Cloneable 和 Serializable 等接口。
    • 支持快速随机访问（RandomAccess 接口是一个标志性接口）。

  • LinkedList：

    • 继承自 AbstractSequentialList。
    • 实现了 List、Deque、Cloneable 和 Serializable 等接口。
    • 支持双端队列操作（Deque 接口支持在头部或尾部操作）。

总结：ArrayList 更加专注于随机访问，而 LinkedList 除了作为列表，还可以充当一个队列或栈。

5. 使用场景对比

  • ArrayList：

    • 适合需要频繁随机访问元素的场景，比如索引定位。
    • 不适合频繁插入或删除的情况（特别是中间位置的操作）。

  • LinkedList：

    • 适合需要频繁插入、删除元素的场景。
    • 不适合频繁随机访问的场景。

6. 内存消耗对比

  • ArrayList：

    • 由于使用的是数组，存储的仅仅是元素本身，内存开销较小。
    • 如果数组扩容时，可能会短时间占用较多内存（旧数组和新数组同时存在）。

  • LinkedList：

    • 由于每个节点需要额外存储指针（前后节点的引用），内存开销较大。

总结：如果内存空间非常有限，ArrayList 更加节约内存。

总结对比表

特性ArrayListLinkedList
底层结构动态数组双向链表
访问性能快（O(1)）慢（O(n)）
插入/删除性能慢（O(n) 中间操作）快（O(1) 已知节点插入/删除）
内存消耗较小较大
适用场景随机访问频繁插入、删除操作频繁

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