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Java中ArrayList和LinkedList有什么区别举例详解

2025-02-21 09:36:28 作者：一只蜘猪

这篇文章主要介绍了Java中ArrayList和LinkedList区别的相关资料,包括数据结构特性、核心操作性能、内存与GC影响、扩容机制、线程安全与并发方案,以及工程实践场景,文中通过代码介绍的非常详细,需要的朋友可以参考下

一、底层数据结构

特性	ArrayList	LinkedList
实现方式	基于动态数组	基于双向链表
内存布局	连续内存块，支持快速随机访问	离散节点，每个节点包含数据及前后指针
默认初始容量	10（扩容时增长 50%）	无预分配容量，动态添加节点

二、核心操作性能对比

// ArrayList的随机访问示例
ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add(1);
int val1 = arrayList.get(0);  // O(1)

// LinkedList的顺序访问示例
LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add(1);
int val2 = linkedList.get(0);  // O(n)

操作	ArrayList 时间复杂度	LinkedList 时间复杂度
随机访问（get/set）	O(1)	O(n)
头部插入/删除	O(n)（需移动元素）	O(1)
尾部插入/删除	分摊 O(1)（无扩容时 O(1)）	O(1)
中间插入/删除	O(n)	O(n)（需遍历到目标位置）

三、内存与 GC 影响

维度	ArrayList	LinkedList
内存占用	仅存储元素 + 数组头（内存紧凑）	每个节点额外存储两个指针（对象头 + 前后引用）
GC 压力	整体回收高效（单个数组对象）	频繁增删产生大量小对象，增加 GC 负担
缓存局部性	高（连续内存，CPU 预加载命中率高）	低（节点分散，缓存未命中率高）

四、扩容机制

ArrayList 扩容流程：

// 扩容核心逻辑（JDK17）
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 1.5倍扩容
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

代价：数据复制导致 O(n) 时间复杂度
优化建议：初始化时预估容量（new ArrayList<>(initialCapacity)）

LinkedList 无扩容：动态添加节点，但每个节点额外占用 24 字节（64 位 JVM）

五、线程安全与并发方案

方案	ArrayList	LinkedList
默认线程安全	否	否
同步包装类	`Collections.synchronizedList()`	`Collections.synchronizedList()`
高并发替代方案	`CopyOnWriteArrayList`	`ConcurrentLinkedDeque`

六、工程实践场景

1. 电商商品列表展示

选择 ArrayList：
- 高频读取商品信息（随机访问）
- 批量更新时通过尾插法优化（addAll()）
```
List<Product> products = new ArrayList<>(10000); // 预分配容量
```

2. 实时消息队列

选择 LinkedList：

高频头尾操作（addFirst()/removeLast()）
使用迭代器避免随机访问：

LinkedList<Message> queue = new LinkedList<>();
// 生产者
queue.offer(new Message());
// 消费者（高效遍历）
Iterator<Message> it = queue.iterator();
while(it.hasNext()) process(it.next());

3. 多线程日志处理器

选择 CopyOnWriteArrayList：

写操作极少（日志初始化配置）
高频遍历读取日志规则

CopyOnWriteArrayList<LogRule> rules = new CopyOnWriteArrayList<>();
// 写操作（仅在配置更新时触发）
rules.add(new LogRule());
// 读操作（无锁并发）
rules.forEach(LogService::applyRule);

七、性能对比测试数据

测试环境：JDK17，10 万次操作，i7-11800H

测试场景	ArrayList 耗时	LinkedList 耗时	差异原因
随机访问 1 万次	2ms	650ms	数组 O(1) vs 链表 O(n) 遍历
尾部插入 1 万次	3ms	5ms	均摊 O(1)，链表节点创建开销略高
头部插入 1 万次	420ms	8ms	数组需移动元素，链表直接修改指针
遍历所有元素	15ms	18ms	数组缓存命中率高

八、高级特性对比

特性	ArrayList	LinkedList
实现接口	List	List + Deque
序列化效率	高（连续数据，可批量写入）	低（需逐个节点处理）
内存池兼容性	适合对象池化（数组整体复用）	节点分散，池化效果差
批量操作优化	`System.arraycopy()` 高效	需要逐个节点操作

九、选型决策树

通过以上对比，开发者可根据具体场景选择最合适的实现：

优先 ArrayList：适用于 90% 的常规场景（读多写少、内存敏感）
慎用 LinkedList：仅在需要频繁头尾操作或实现双端队列时选用
线程安全场景：根据写频率选择 CopyOnWriteArrayList 或同步包装类

结论

ArrayList 更适合：如果你的操作主要集中在随机访问和列表末尾的插入删除，且你希望节省内存，ArrayList 是首选。
LinkedList 更适合：如果你的操作主要是频繁在列表中间进行插入和删除，而随机访问较少，LinkedList 会表现得更好。

总结

到此这篇关于Java中ArrayList和LinkedList有什么区别的文章就介绍到这了,更多相关Java中ArrayList和LinkedList区别内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！