ArrayList 和 LinkedList 的区别

ArrayList 和 LinkedList 都是 Java 中常用的集合类，用来存储有序的数据，但它们的底层实现和使用场景存在显著差异。

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1. 数据结构

• ArrayList：
  • 底层是一个动态数组。
  • 数据存储在连续的内存空间中，支持通过索引快速访问。
• LinkedList：
  • 底层是一个双向链表。
  • 每个节点包含数据和两个指针，分别指向前一个和后一个节点。

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2. 查询性能

• ArrayList：
  • 查询性能高，时间复杂度为 O(1)。
  • 因为基于数组，可以通过索引直接定位元素。
• LinkedList：
  • 查询性能低，时间复杂度为 O(n)。
  • 需要从头部或尾部依次遍历节点找到目标元素。

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3. 插入和删除性能

• ArrayList：
  • 插入或删除元素时，如果不在末尾，可能需要移动大量元素，时间复杂度为 O(n)。
  • 在末尾插入时性能较好，摊销时间复杂度为 O(1)。
• LinkedList：
  • 插入或删除元素时，只需要调整节点的指针，时间复杂度为 O(1)。
  • 但是需要先找到插入或删除的位置，查找过程复杂度为 O(n)。

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4. 内存消耗

• ArrayList：
  • 占用内存较少，仅存储数据本身。
  • 但可能会因为动态扩容浪费一些空间（预留容量）。
• LinkedList：
  • 占用内存较多，每个节点除了存储数据外，还需要额外存储两个指针（前后引用）。

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5. 动态扩容

• ArrayList：
  • 动态扩容机制：当容量不足时，会创建一个新的更大的数组（默认增长为当前容量的 1.5 倍），并将旧数组的内容复制到新数组中。
  • 频繁扩容时，性能可能受到影响。
• LinkedList：
  • 没有动态扩容的概念，节点数量可以动态增加或减少。

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6. 是否线程安全

• ArrayList：
  • 非线程安全。
  • 需要通过外部同步机制（如 Collections.synchronizedList 或 CopyOnWriteArrayList）实现线程安全。
• LinkedList：
  • 同样非线程安全。
  • 如果需要线程安全，也需要手动同步或使用其他线程安全的集合类。

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7. 使用场景

• ArrayList：
  • 数据量较大，读操作频繁（如按索引访问元素）。
  • 对随机访问性能要求较高，且插入删除操作较少。
• LinkedList：
  • 数据量较小，插入和删除操作频繁。
  • 对随机访问性能要求不高，且需要频繁在中间位置操作元素。

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性能对比表

特性	ArrayList	LinkedList
数据结构	动态数组	双向链表
查询性能	快（O(1)）	慢（O(n)）
插入/删除性能	慢（O(n)）	快（O(1)），但查找慢（O(n)）
动态扩容	支持，容量不足时会扩容	不需要扩容
内存消耗	较低	较高，每个节点需要额外存储指针
线程安全	否	否
适用场景	读多写少，随机访问较多	写多读少，频繁插入/删除操作

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