一、介紹
先回顧一下List的框架圖
由圖中的繼承關系,可以知道,ArrayList、LinkedList、Vector、Stack都是List的四個實現類。
- AbstractList是一個抽象類,它繼承于AbstractCollection。AbstractList實現List接口中除size()、get(int location)之外的函數。
- AbstractSequentialList 是一個抽象類,它繼承于AbstractList。AbstractSequentialList 實現了“鏈表中,根據index索引值操作鏈表的全部函數”。
- ArrayList 是一個數組隊列,相當于動態數組。它由數組實現,隨機訪問效率高,隨機插入、隨機刪除效率低。
- LinkedList 是一個雙向鏈表。它也可以被當作堆棧、隊列或雙端隊列進行操作。LinkedList隨機訪問效率低,但隨機插入、隨機刪除效率低。
- Vector 是矢量隊列,和ArrayList一樣,它也是一個動態數組,由數組實現。但是ArrayList是非線程安全的,而Vector是線程安全的。
- Stack 是棧,它繼承于Vector。它的特性是:先進后出(FILO, First In Last Out)。
二、性能測試
在對ArrayList、LinkedList、Vector、Stack進行比較之前,我們先來對他們進行一個性能測試,結合源碼和測試結果來對ArrayList、LinkedList、Vector、Stack進行詳細的分析。
得到的結果如下
根據結果,可以很明顯的看出ArrayList、LinkedList、Vector、Stack的性能有很大的區別。
讀取:ArrayList > Vector > Stack > LinkedList
插入:LinkedList > Vector > ArrayList > Stack
刪除:LinkedList > Vector > ArrayList > Stack
三、插入的分析
LinkedList
從中,我們可以看出:通過add(int index, E element)向LinkedList插入元素時。先是在雙向鏈表中找到要插入節點的位置index;找到之后,再插入一個新節點。
雙向鏈表查找index位置的節點時,有一個加速動作:若index < 雙向鏈表長度的1/2,則從前向后查找; 否則,從后向前查找。
ArrayList
在這里面有一個非常耗時的操作
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
該方法被標記了native,調用了系統的C/C++代碼,在JDK中是看不到的,但在openJDK中可以看到其源碼。
該函數實際上最終調用了C語言的memmove()函數,因此它可以保證同一個數組內元素的正確復制和移動,比一般的復制方法的實現效率要高很多,很適合用來批量處理數組。JAVA強烈推薦在復制大量數組元素時用該方法,以取得更高的效率。
Vector
可以看到Vector和ArrayList是一樣的,都調用了System.arraycopy。由于Stack和繼承與Vector,就不仔細分析了。
四、查找的分析
LinkedList
從中,我們可以看出:通過get(int index)獲取LinkedList第index個元素時。先是在雙向鏈表中找到要index位置的元素;找到之后再返回。
雙向鏈表查找index位置的節點時,有一個加速動作:若index < 雙向鏈表長度的1/2,則從前向后查找; 否則,從后向前查找。
ArrayList
我們可以看到ArrayList直接返回數組中index位置的元素,而不需要像LinkedList一樣進行查找。
通過源碼發現Vector和Stack的操作方式和ArrayList一樣,這里就不詳細分析了。
五、刪除的分析
LinkedList
由于刪除了某一節點因此調整相應節點的前后指針信息,如下:
e.previous.next = e.next;//預刪除節點的前一節點的后指針指向預刪除節點的后一個節點。 e.next.previous = e.previous;//預刪除節點的后一節點的前指針指向預刪除節點的前一個節點。
清空預刪除節點:
e.next = e.previous = null; e.element = null;
交給gc完成資源回收,刪除操作結束。
與ArrayList比較而言,LinkedList的刪除動作不需要“移動”很多數據,從而效率更高。
ArrayList
恩,又是調用了System.arraycopy。
六、結論
操作ArrayListLinkedListVectorStack讀取O(1)O(n)O(1)O(1)插入O(n)O(1)O(n)O(n)刪除O(n)O(1)O(n)O(n)
- ArrayList(實現動態數組),查詢快(隨意訪問或順序訪問),增刪慢。整體清空快,線程不同步(非線程安全)。數組長度是可變的百分之五十延長
- LinkedList(實現鏈表),查詢慢,增刪快。
- Vector(實現動態數組),都慢,被ArrayList替代。長度任意延長。線程安全(同步的類,函數都是synchronized)
- Stack(實現堆棧)繼承于Vector,先進后出。
所以,快速訪問ArrayList,快速增刪LinkedList,單線程都可以用,多線程只能用同步類Vector