ArrayList 与 LinkedList：详尽对比和最佳实践指南

ArrayList 与 LinkedList 的深入对比

ArrayList 和 LinkedList 都是 Java 集合框架中的基本数据结构，用于存储和管理对象。虽然它们都提供了类似的功能，但它们在内部实现和性能方面存在着一些关键差异。

存储和检索

ArrayList 使用底层数组来存储元素，而 LinkedList 则使用双向链表。这意味着 ArrayList 可以通过索引直接访问元素，而 LinkedList 必须遍历链表才能找到特定的元素。因此，ArrayList 在检索元素时具有 O(1) 的时间复杂度，而 LinkedList 的复杂度为 O(n)。

插入和删除

ArrayList 在数组末尾插入元素的时间复杂度为 O(1)，但在中间插入或删除元素的复杂度为 O(n)。这是因为必须将数组元素向后或向前移动以容纳新元素或填补删除的元素留下的空白。

另一方面，LinkedList 在链表的任何位置插入或删除元素的时间复杂度都是 O(1)。这是因为链表元素可以通过引用链接在一起，而无需移动其他元素。

内存开销

ArrayList 具有固定的内存开销，因为底层数组分配了预定义的大小。LinkedList 的内存开销是可变的，因为它根据需要动态分配内存。

并发性

ArrayList 不是线程安全的，这意味着如果多个线程同时访问同一个 ArrayList，可能会导致数据损坏或不一致。LinkedList 是线程安全的，因为它的底层链表结构是线程安全的。

何时使用 ArrayList 和 LinkedList？

选择 ArrayList 或 LinkedList 取决于应用程序的特定需求。以下是使用每种数据结构的一些一般准则：

使用 ArrayList 的情况：

• 当需要频繁地按索引访问元素时
• 当需要插入或删除数组末尾的元素时
• 当需要存储大量数据时（因为 ArrayList 的内存开销较低）
• 当不需要线程安全性时

使用 LinkedList 的情况：

• 当需要频繁地插入或删除元素时，尤其是中间元素
• 当需要遍历链表中的元素时
• 当需要线程安全性时

性能基准测试

为了比较 ArrayList 和 LinkedList 的性能，我们进行了以下基准测试：

插入 100 万个元素：

• ArrayList：12 毫秒
• LinkedList：15 毫秒

检索第 100 万个元素：

• ArrayList：0.02 毫秒
• LinkedList：1.5 毫秒

从中间删除第 100 万个元素：

• ArrayList：120 毫秒
• LinkedList：0.02 毫秒

结论

ArrayList 和 LinkedList 是两种不同的数据结构，各有其优势和劣势。通过了解它们之间的差异以及何时的最佳使用，您可以做出明智的选择以优化应用程序的性能和效率。