ArrayList 和 LinkedList 之间应该怎么选择

这篇文章是来自知乎上的一个问题。

相信很多人在面试时都被问过这个问题，然后一般回答：ArrayList在指定下标访问时快，LinkedList在插入/删除元素时快。

其实这是一种人云亦云的谬误。可能最初有人这么回答，然后不加验证地转来转去，后面就成了八股文中的“标准答案”。

这个问题其实早在2015年，就由作者Joshua Bloch在Twitter上给出了回答：“有人真的使用过LinkedList吗？我写了它，但是我从没用过”。

以下是我在知乎上的回答。

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先说结论：需要List的场合，绝大部分情况下选择ArrayList；需要Queue或Stack的场合，绝大部分情况下选择ArrayDeque。

看实际的性能测试。对ArrayList和LinkedList分别做100000次以下操作，统计执行时间（ms）：

逐条分析解释：

1. 尾部插入：相差不大，都是O(1)的操作。
2. 头部插入：LinkedList明显优于ArrayList。因为ArrayList每次操作都涉及底层全量数组的System.arraycopy()；而LinkedList是双向链表，内存保存了headNode，所以是O(1)的操作。
3. 中间插入：ArrayList明显优于LinkedList。因为LinkedList每次需要遍历寻找插入节点，仅这一步复杂度就是O(n)。
4. 遍历：相差不大。

除了上述时间消耗的比较，在空间消耗上ArrayList也优于LinkedList。虽然ArrayList会扩容到1.5倍，但是LinkedList内部为每个存储元素封装了Node对象，除了Node对象头部，还要保存前后Node的地址和当前存储元素的地址，实际上LinkedList占用内存要远大于ArrayList。

结论：仅在头部插入/删除时，LinkedList在时间上有性能优势。

不过问题来了：既然你需要在头部频繁插入/删除，那么为什么不选择更合适的数据结构呢？比如Stack或者Queue。

那么LinkedList是实现这两种数据结构的最优选择吗？答案也不是，而是ArrayDeque。

不多说，再看性能测试对比。对ArrayDeque和LinkedList分别做1000000次以下操作，统计执行时间（ms）：

可以看出，ArrayDeque在每项时间指标都优于LinkedList。另外在空间上，ArrayDeque底层使用的循环数组也是优于LinkedList使用的Node链表。

结论：无论在时间还是空间上，ArrayDeque都优于LinkedList。

顺便说一句，JDK中还提供了Stack类。虽然它名字就叫Stack，一般不会用到它实现栈，甚至Java官方都建议不要使用它。因为有以下缺陷：

1. 继承关系和方法设计混乱。
2. 为了线程安全所有方法加线程锁，性能较差。

那么综合看来，LinkedList是否一无是处呢？我觉得它的存在还是有一定价值的：

1. 典型的数据结构。作为一种基础数据结构，链表在几乎每种语言中都有自己的实现。LinkedList作为链表在Java中的实现，起到了教学和理论研究的作用。它在Java中性能不好更多与JVM本身的内存结构有关，并非在所有语言中都是这样。
2. 历史原因。LinkedList刚出来时还是实现Queue和Stack的最佳选择，不过后面1.6版本推出的ArrayDeque在性能上后来居上，为了版本兼容的考虑LinkedList还是保留了下来。