Java中常见数据结构List之LinkedList

二，LinkedList

1， linkedList底层数据结构

linkedList底层是一个双向链表

2，LinkedList和ArrayList的对比

1、顺序插入速度ArrayList会比较快，因为ArrayList是基于数组实现的，数组是事先new好的，只要往指定位置塞一个数据就好了；LinkedList则不同，每次顺序插入的时候LinkedList将new一个对象出来，如果对象比较大，那么new的时间势必会长一点，再加上一些引用赋值的操作，所以顺序插入LinkedList必然慢于ArrayList

2、基于上一点，因为LinkedList里面不仅维护了待插入的元素，还维护了Entry的前置Entry和后继Entry，如果一个LinkedList中的Entry非常多，那么LinkedList将比ArrayList更耗费一些内存

3、数据遍历的速度，看最后一部分，这里就不细讲了，结论是：使用各自遍历效率最高的方式，ArrayList的遍历效率会比LinkedList的遍历效率高一些

4、有些说法认为LinkedList做插入和删除更快，这种说法其实是不准确的：

（1）LinkedList做插入、删除的时候，慢在寻址，快在只需要改变前后Entry的引用地址

（2）ArrayList做插入、删除的时候，慢在数组元素的批量copy，快在寻址

所以，如果待插入、删除的元素是在数据结构的前半段尤其是非常靠前的位置的时候，LinkedList的效率将大大快过ArrayList，因为ArrayList将批量copy大量的元素；越往后，对于LinkedList来说，因为它是双向链表，所以在第2个元素后面插入一个数据和在倒数第2个元素后面插入一个元素在效率上基本没有差别，但是ArrayList由于要批量copy的元素越来越少，操作速度必然追上乃至超过LinkedList。

从这个分析看出，如果你十分确定你插入、删除的元素是在前半段，那么就使用LinkedList；如果你十分确定你删除、删除的元素在比较靠后的位置，那么可以考虑使用ArrayList。如果你不能确定你要做的插入、删除是在哪儿呢？那还是建议你使用LinkedList吧，因为一来LinkedList整体插入、删除的执行效率比较稳定，没有ArrayList这种越往后越快的情况；二来插入元素的时候，弄得不好ArrayList就要进行一次扩容，记住，ArrayList底层数组扩容是一个既消耗时间又消耗空间的操作，在我的文章Java代码优化中，第9点有详细的解读。

3， 对LinkedList以及ArrayList的迭代

ArrayList使用最普通的for循环遍历，LinkedList使用foreach循环比较快，看一下两个List的定义：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

注意到ArrayList是实现了RandomAccess接口而LinkedList则没有实现这个接口，关于RandomAccess这个接口的作用，看一下JDK API上的说法：

为此，我写一段代码证明一下这一点，注意，虽然上面的例子用的Iterator，但是做foreach循环的时候，编译器默认会使用这个集合的Iterator，测试代码如下：

public class TestMain
{
    private static int SIZE = 111111;

    private static void loopList(List<Integer> list)
    {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < list.size(); i++)
        {
            list.get(i);
        }
        System.out.println(list.getClass().getSimpleName() + "使用普通for循环遍历时间为" +
                (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");

        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (Integer i : list)
        {

        }
        System.out.println(list.getClass().getSimpleName() + "使用foreach循环遍历时间为" +
                (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
    }

    public static void main(String[] args)
    {
        List<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>(SIZE);
        List<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>();

        for (int i = 0; i < SIZE; i++)
        {
            arrayList.add(i);
            linkedList.add(i);
        }

        loopList(arrayList);
        loopList(linkedList);
        System.out.println();
    }
}

我截取三次运行结果：

ArrayList使用普通for循环遍历时间为6ms

ArrayList使用foreach循环遍历时间为12ms

LinkedList使用普通for循环遍历时间为38482ms

LinkedList使用foreach循环遍历时间为11ms

ArrayList使用普通for循环遍历时间为5ms

ArrayList使用foreach循环遍历时间为12ms

LinkedList使用普通for循环遍历时间为43287ms

LinkedList使用foreach循环遍历时间为9ms

ArrayList使用普通for循环遍历时间为4ms

ArrayList使用foreach循环遍历时间为12ms

LinkedList使用普通for循环遍历时间为22370ms

LinkedList使用foreach循环遍历时间为5ms

有了JDK API的解释，这个结果并不让人感到意外，最最想要提出的一点是：如果使用普通for循环遍历LinkedList，在大数据量的情况下，其遍历速度将慢得令人发指。具体原因如下：

当使用普通for循环时， 其实使用的是LinkedList中的get的实现：

由于LinkedList是双向链表，因此第6行的意思是算出i在一半前还是一半后，一半前正序遍历、一半后倒序遍历，这样会快很多，当然，先不管这个，分析一下为什么使用普通for循环遍历LinkedList会这么慢。

原因就在第7_{第8行，第10}第11行的两个for循里面，以前者为例：

1、get(0)，直接拿到0位的Node0的地址，拿到Node0里面的数据

2、get(1)，直接拿到0位的Node0的地址，从0位的Node0中找到下一个1位的Node1的地址，找到Node1，拿到Node1里面的数据

3、get(2)，直接拿到0位的Node0的地址，从0位的Node0中找到下一个1位的Node1的地址，找到Node1，从1位的Node1中找到下一个2位的Node2的地址，找到Node2，拿到Node2里面的数据。

后面的以此类推。

也就是说，LinkedList在get任何一个位置的数据的时候，都会把前面的数据走一遍。假如我有10个数据，那么将要查询1+2+3+4+5+5+4+3+2+1=30次数据，相比ArrayList，却只需要查询10次数据就行了，随着LinkedList的容量越大，差距会越拉越大。其实使用LinkedList到底要查询多少次数据，大家应该已经很明白了，来算一下：按照前一半算应该是（1 + 0.5N） * 0.5N / 2，后一半算上即乘以2，应该是（1 + 0.5N） * 0.5N = 0.25N2 + 0.5N，忽略低阶项和首项系数，得出结论，LinikedList遍历的时间复杂度为O(N2)，N为LinkedList的容量。

参考博文：http://www.cnblogs.com/xrq730/p/5005347.html