毫不留情地揭开 ArrayList 和 LinkedList 之间的神秘面纱

先看再点赞,给自己一点思考的时间,思考过后请毫不犹豫微信搜索【沉默王二】,关注这个靠才华苟且的程序员。
本文 GitHub github.com/itwanger 已收录,里面还有技术大佬整理的面试题,以及二哥的系列文章。

ArrayList 和 LinkedList 是 List 接口的两种不同实现,并且两者都不是线程安全的。但初学者往往搞不清楚它们两者之间的区别,不知道什么时候该用 ArrayList,什么时候该用 LinkedList,那这篇文章就来传道受业解惑一下。

毫不留情地揭开 ArrayList 和 LinkedList 之间的神秘面纱

ArrayList 内部使用的动态数组来存储元素,LinkedList 内部使用的双向链表来存储元素,这也是 ArrayList 和 LinkedList 最本质的区别。

注:本文使用的 JDK 源码版本为 14,小伙伴如果发现文章中的源码和自己本地的不同时,不要担心,不是我源码贴错了,也不是你本地的源码错了,只是版本不同而已。

由于 ArrayList 和 LinkedList 内部使用的存储方式不同,导致它们的各种方法具有不同的时间复杂度。先来通过维基百科理解一下时间复杂度这个概念。

在计算机科学中,算法的时间复杂度(Time complexity)是一个函数,它定性描述该算法的运行时间。这是一个代表算法输入值的字符串的长度的函数。时间复杂度常用大 O 符号表述,不包括这个函数的低阶项和首项系数。使用这种方式时,时间复杂度可被称为是渐近的,亦即考察输入值大小趋近无穷时的情况。例如,如果一个算法对于任何大小为 n (必须比 大)的输入,它至多需要 的时间运行完毕,那么它的渐近时间复杂度是

对于 ArrayList 来说:

1)get(int index) 方法的时间复杂度为 ,因为是直接从底层数组根据下标获取的,和数组长度无关。

public E get(int index) {
    Objects.checkIndex(index, size);
    return elementData(index);
}

这也是 ArrayList 的最大优点。

2)add(E e) 方法会默认将元素添加到数组末尾,但需要考虑到数组扩容的情况,如果不需要扩容,时间复杂度为

public boolean add(E e) {
    modCount++;
    add(e, elementData, size);
    return true;
}

private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
    if (s == elementData.length)
        elementData = grow();
    elementData[s] = e;
    size = s + 1;
}

如果需要扩容的话,并且不是第一次(oldCapacity > 0)扩容的时候,内部执行的 Arrays.copyOf() 方法是耗时的关键,需要把原有数组中的元素复制到扩容后的新数组当中。

private Object[] grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;
    if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity,
                minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */
                oldCapacity >> 1           /* preferred growth */);
        return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    } else {
        return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)];
    }
}

3)add(int index, E element) 方法将新的元素插入到指定的位置,考虑到需要复制底层数组(根据之前的判断,扩容的话,数组可能要复制一次),根据最坏的打算(不管需要不需要扩容,System.arraycopy() 肯定要执行),所以时间复杂度为

public void add(int index, E element) {
    rangeCheckForAdd(index);
    modCount++;
    final int s;
    Object[] elementData;
    if ((s = size) == (elementData = this.elementData).length)
        elementData = grow();
    System.arraycopy(elementData, index,
            elementData, index + 1,
            s - index);
    elementData[index] = element;
    size = s + 1;
}

内容版权声明:除非注明,否则皆为本站原创文章。

转载注明出处:https://www.heiqu.com/wppdxs.html