原始数组还是 ArrayList：哪种数据结构更适合您的需求？

2024-06-03 06:32:03

原始数组和 ArrayList：性能差异与最佳选择

简介

在存储大量数据时，原始数组和 ArrayList 都是常用的数据结构。然而，它们的性能表现存在显著差异，尤其是在内存占用和垃圾回收方面。了解这些差异对于根据特定需求做出最佳选择至关重要。

内存占用

原始数组是一个连续的内存块，只存储相同数据类型的元素。相比之下，ArrayList 除了存储元素外，还包含对象头和容量数组。对象头存储元数据，而容量数组存储元素数量。因此，ArrayList 的内存占用高于原始数组。

垃圾回收

当对象不再被需要时，垃圾回收器会释放其内存。与 ArrayList 相比，原始数组具有更高的垃圾回收效率。这是因为数组是连续的内存块，而 ArrayList 是一组由多个对象引用的对象。当 ArrayList 中的元素被删除时，这些元素的内存不会立即释放，而是被标记为可回收，直到垃圾回收器执行。

性能比较

原始数组和 ArrayList 的性能差异取决于具体场景。

插入和删除元素： ArrayList 的性能优于原始数组，因为原始数组在插入或删除元素时需要重新分配内存。
访问元素： 原始数组的性能优于 ArrayList，因为访问元素的时间复杂度为常量，而 ArrayList 需要遍历列表。

选择建议

在选择原始数组或 ArrayList 时，应考虑以下因素：

内存占用： 优先考虑内存占用，请选择原始数组。
垃圾回收： 优先考虑垃圾回收效率，请选择原始数组。
频繁插入和删除元素： 需要频繁插入和删除，请选择 ArrayList。
频繁访问元素： 需要频繁访问元素，请选择原始数组。

示例代码

以下代码展示了原始数组和 ArrayList 在内存占用和垃圾回收方面的差异：

// 原始数组
int[] arr = new int[1000000];

// ArrayList
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();

// 填充数据
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
    arr[i] = i;
    list.add(i);
}

// 计算内存占用
long arrMemory = arr.length * Integer.BYTES;
long listMemory = list.size() * Integer.BYTES + list.size() * 16;

System.out.println("数组内存占用：" + arrMemory + " 字节");
System.out.println("ArrayList 内存占用：" + listMemory + " 字节");

// 删除元素
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
    list.remove(i);
}

System.gc();

// 计算垃圾回收后内存占用
long arrMemoryAfterGC = arr.length * Integer.BYTES;
long listMemoryAfterGC = list.size() * Integer.BYTES + list.size() * 16;

System.out.println("数组内存占用（垃圾回收后）：" + arrMemoryAfterGC + " 字节");
System.out.println("ArrayList 内存占用（垃圾回收后）：" + listMemoryAfterGC + " 字节");