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关于ArrayList和LinkedList继承类与实现接口的比

关于ArrayList和LinkedList继承类与实现接口的比

作者: 代码potty | 来源:发表于2018-09-12 11:25 被阅读0次

    首先ArrayList继承AbstractList类,并且实现了List,RandomAccess,Clonable,Serializable四个接口
    然后LinkedList继承AbstractSequentialList类,并且实现了List,Deque,Clonable,Serializable四个接口

    对比两个集合,我们发现,他们共同点是都实现了List,Clone,Serialzable三个接口
    List接口提供一些常用的增删改查的方法,Cloneable是个标记接口,实现这个接口的类表示支持类的克隆
    实现Serializable接口表示当前类支持序列化。

    今天主要讲解一下不同点

    1、继承的类,AbstractList和AbstractSequentialList

    ArrayList继承的是AbstractList类,而AbstractList实现了 List 的一些位置相关操作(比如 get,set,add,remove),是第一个实现随机访问方法的集合类,但不支持添加和替换。ArrayList的底层是通过数组来实现的,那么也就是说这个集合类是可以实现随机访问的,所以优先继承的是AbstractList类。

    LinkedList继承的是AbstractSequentialList类,该类是AbstractList子类,是不同于AbstractList的另一套增删改查,底层是通过迭代器来完成相关操作的,而且LInkedList集合类底层是通过双端链表实现的,属于顺序访问的集合类,对于这种顺序访问的类,优先继承的是AbstractSequentialList类。

    2、实现接口,RandomAccess

    在ArrayList中实现了RandomAccess接口,而LinkedList未实现该接口,RandomAccess接口类似Cloneable是一种标记接口,我们看下这个接口的用处:

        public static <T>
            int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {
                if (list instanceof RandomAccess || list.size()<BINARYSEARCH_THRESHOLD)
                    return Collections.indexedBinarySearch(list, key);
                else
                    return Collections.iteratorBinarySearch(list, key);
            }       
    

    可以看到,当类实现了RandomAccess接口,那么会采用Collections.indexedBinarySearch(list, key)方法,否则采用的是Collections.iteratorBinarySearch(list, key)方法,下边我们看下这两个方法的实现:

        private static <T>
        int indexedBinarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {
            int low = 0;
            int high = list.size()-1;
    
                while (low <= high) {
                int mid = (low + high) >>> 1;//忽略符号位右移1位,就是除以2
                Comparable<? super T> midVal = list.get(mid);//获取中间值
                int cmp = midVal.compareTo(key);//比较大小
    
                if (cmp < 0)//小于的话,low向mid右移动
                    low = mid + 1;
                else if (cmp > 0)//大于的话,high向mid左边移1位
                    high = mid - 1;
                else
                    return mid; // key found
            }
            return -(low + 1);  // key not found
        }
    
            private static <T>
        int iteratorBinarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key)
        {
            int low = 0;
            int high = list.size()-1;
            ListIterator<? extends Comparable<? super T>> i = list.listIterator();
    
                while (low <= high) {
                int mid = (low + high) >>> 1;
                Comparable<? super T> midVal = get(i, mid);//重点方法:通过给定的迭代器查询第i个元素
                int cmp = midVal.compareTo(key);
    
                    if (cmp < 0)
                    low = mid + 1;
                else if (cmp > 0)
                    high = mid - 1;
                else
                    return mid; // key found
            }
            return -(low + 1);  // key not found
        }
    

    两个方法都是Collections的内部私有方法,并且都采用了二分法查询数据;
    不同点是实现RandomAccess接口的List集合采用一般的for循环遍历,而未实现这接口则采用迭代器。
    看下迭代器中获取中间值的方法get(i,mid):

        private static <T> T get(ListIterator<? extends T> i, int index) {
            T obj = null;
            int pos = i.nextIndex();//获取当前元素位置
            if (pos <= index) {//如果小于index,则使用next往index移动
                do {
                    obj = i.next();
                } while (pos++ < index);
            } else {//如果大于index,则使用previous往index移动
                do {
                    obj = i.previous();
                } while (--pos > index);
            }
            return obj;
        }
    

    可以看出来,获取中间值的方式也是一个个的移动,再获取到值,也就是顺序访问
    通过上边方法的展示,我们知道,ArrayList的查询数据是通过for循环来进行,LinkedList查询数据是通过迭代器来进行,那么接下来比较一下二者的性能,测试代码如下:

    @Test
    public void testTime() throws Exception {
    
    
        System.out.println("arrayListFor()用时:"+arrayListFor());
    
        System.out.println("arrayListIterator()用时"+arrayListIterator());
    
        System.out.println("linkedListFor()用时"+linkedListFor());
    
        System.out.println("linkedListIterator()用时"+linkedListIterator());
    }
    
    public long arrayListFor(){
        ArrayList array = new ArrayList();
    
        for (int i =0;i<50000;i++)
            array.add(i);
    
        Date first = new Date();
    
        for (int i = 0;i<50000;i++)
            array.get(i);
    
        Date second = new Date();
    
        return second.getTime()-first.getTime();
    }
    
    public long arrayListIterator(){
        ArrayList array = new ArrayList();
        for (int i =0;i<50000;i++)
            array.add(i);
    
        Date first = new Date();
        Iterator itr = array.iterator();
        while (itr.hasNext()){
            Object o = itr.next();
        }
    
        Date second = new Date();
    
        return second.getTime()-first.getTime();
    }
    
    public long linkedListFor(){
        LinkedList list = new LinkedList();
    
        for (int i =0;i<50000;i++)
            list.add(i);
    
        Date first = new Date();
    
        for (int i = 0;i<50000;i++)
            list.get(i);
    
        Date second = new Date();
    
        return second.getTime()-first.getTime();
    }
    
    public long linkedListIterator(){
        LinkedList list = new LinkedList();
    
        for (int i =0;i<50000;i++)
            list.add(i);
    
        Date first = new Date();
        Iterator it = list.iterator();
        while (it.hasNext()){
            Object o = it.next();
        }
    
        Date second = new Date();
    
        return second.getTime()-first.getTime();
    }
    

    控制台的输出结果如下:


    image.png

    从上面数据可以看出,ArrayList用for循环遍历比iterator迭代器遍历快,LinkedList用iterator迭代器遍历比for循环遍历快。所以说,当我们在做项目时,应该考虑到List集合的不同子类采用不同的遍历方式,能够提高性能!

    3、实现的接口Deque

    这个不难理解,Deque是一个双端队列,ArrayList底层是通过数组实现的,没法也不需要去实现队列的方法,而LinkedList底层是通过双端链表实现的,所以能够实现数据结构的队列和栈。

    遗留一个问题:
    为什么LinkedList的for循环比迭代器慢的多,详细解释一下,网上的介绍是
    遍历linkedlist应该是O(n)但是使用iterator就是常数

    参考链接:
    https://blog.csdn.net/weixin_39148512/article/details/79234817
    https://blog.csdn.net/Stick2It/article/details/53469910
    https://blog.csdn.net/dax1n/article/details/61426018
    https://www.cnblogs.com/shamo89/p/6669406.html
    https://blog.csdn.net/u014629433/article/details/51586589

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