JAVA集合类之ArrayList和LinkedList性能比较

关于ArrayList和LinkedList这两个集合类的性能，网上很多文章表示：ArrayList的插入性能要比LinkedList差。今天突然想测试下，这个结论是否准确。

编写了如下代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class Demo {

	public static void main(String[] args) {

		int count = 1000000;	//循环次数
		System.out.println("循环 " + count + " 次，ArrayList LinkedList 尾部插入性能测试：");

		List<Integer> lst = new ArrayList<Integer>();
		List<Integer> link = new LinkedList<Integer>();

		new Demo().testInsert(lst, count);
		new Demo().testInsert(link, count);

		int index = 0;			//插入位置
		count = 90000;
		System.out.println("\n循环 " + count + " 次，ArrayList LinkedList 指定位置插入性能测试：");

		lst = new ArrayList<Integer>();
		link = new LinkedList<Integer>();
		new Demo().testInsertForIndex(lst, count, index);
		new Demo().testInsertForIndex(link, count, index);

	}

	/**
	 * 向默认位置插入元素
	 * @param count	循环次数
	 */
	public void testInsert(List<Integer> lst, int count){
		long bTime = System.currentTimeMillis();
		for(int i=0; i<count; i++){
			lst.add(1);
		}
		long eTime = System.currentTimeMillis();

		System.out.println(lst.getClass().getName() + " 共耗时：" + (eTime - bTime) + " ms");
	}

	/**
	 * 向指定位置插入元素
	 * @param count	循环次数
	 * @param index	插入位置
	 */
	public void testInsertForIndex(List<Integer> lst, int count, int index){
		long bTime = System.currentTimeMillis();
		for(int i=0; i<count; i++){
			lst.add(index,1);
		}
		long eTime = System.currentTimeMillis();

		System.out.println(lst.getClass().getName() + " 共耗时：" + (eTime - bTime) + " ms");
	}
}

执行结果如下：

循环 1000000 次，ArrayList LinkedList 尾部插入性能测试：
java.util.ArrayList 共耗时：56 ms
java.util.LinkedList 共耗时：192 ms

循环 90000 次，ArrayList LinkedList 指定位置插入性能测试：
java.util.ArrayList 共耗时：3885 ms
java.util.LinkedList 共耗时：5 ms

根据结果发现，在都使用add(E e)函数添加元素时，LinkedList的性能反而不如ArrayList。那这到底是为何？

我们来看看具体的源码：

ArrayList的add(E e)函数

public boolean add(E e) {
    ensureCapacity(size + 1);  //数组扩容
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

第一行代码：用于给ArrayList中的元素数组进行扩容，且先判断是否需要扩容，如果需要则扩容算法为：目前容量*3/2+1

第二行代码：向元素数组的尾部追加新元素

LinkedList的add(E e)函数

public boolean add(E e) {
    addBefore(e, header);
     return true;
}

private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {
    Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);
    newEntry.previous.next = newEntry;
    newEntry.next.previous = newEntry;
    size++;
    modCount++;
    return newEntry;
}

addBefore函数首先创建一个新的Entry节点，并插入到链接表，然后分别调整新节点的前一节点的向后引用和后一节点的向前引用。

看了这两段代码前面的结论也就有了答案。

我们再来看看为什么向指定位置插入时，性能差距如此之大？

ArrayList的add(int index, E element)函数

public void add(int index, E element) {
    if (index > size || index < 0)
        throw new IndexOutOfBoundsException(
		"Index: "+index+", Size: "+size);

    ensureCapacity(size+1);  // Increments modCount!!
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index);
    elementData[index] = element;
    size++;
}

此处可以看到每插入一个元素都会使用System.arraycopy进行数组的复制，可想而知这效率会有多低。

LinkedList的add(int index, E element)函数

public void add(int index, E element) {
    addBefore(element, (index==size ? header : entry(index)));
}

此处，依然调用了addBefore函数，性能与add(E e)没有差异。

总结：作为coder，每个细节都应该自己进行验证，不能人云亦云。