ArrayList和LinkedList的区别是什么？_arraylist查询是o(1)吗-优快云博客

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底层数据结构
- ArrayList 是动态数组的数据结构实现
- LinkedList 是双向链表的数据结构实现
操作数据效率
- ArrayList按照下标查询的时间复杂度O(1)【内存是连续的，根据寻址公式】， LinkedList不支持下标查询
- 查找（未知索引）： ArrayList需要遍历，链表也需要遍历，时间复杂度都是O(n)
- 新增和删除
  - ArrayList尾部插入和删除，时间复杂度是O(1)；其他部分增删需要挪动数组，时间复杂度是O(n)
  - LinkedList头尾节点增删时间复杂度是O(1)，其他都需要遍历链表，时间复杂度是O(n)
内存空间占用
- ArrayList底层是数组，内存连续，节省内存
- LinkedList 是双向链表需要存储数据，和两个指针，更占用内存
线程安全
- ArrayList和LinkedList都不是线程安全的
- 如果需要保证线程安全，有两种方案：
  - 在方法内使用，局部变量则是线程安全的
  - 使用线程安全的ArrayList和LinkedList

ArrayList 和 LinkedList 是 Java 集合框架中两种常用的列表实现，它们的核心区别在于底层数据结构和适用场景。以下是详细对比：

1. 底层数据结构

类别	ArrayList	LinkedList
数据结构	动态数组（基于 `Object[]`）	双向链表（节点包含前驱和后继引用）
内存布局	内存连续，支持快速随机访问	内存分散，通过指针连接节点

2. 核心操作性能对比

(1) 访问元素（Get/Set）

ArrayList：时间复杂度 O(1)

java

// 直接通过索引访问数组元素
elementData[index]

LinkedList：时间复杂度 O(n)

java

// 需要从头或尾遍历链表节点
Node<E> node = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
    node = node.next;

(2) 插入/删除元素（Add/Remove）

ArrayList：
- 末尾操作：均摊时间复杂度 **O(1)**（可能需要扩容）。
- 中间/头部操作：时间复杂度 **O(n)**（需要移动后续元素）。
java
```
// 插入到中间时，需要复制数组元素
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
```
LinkedList：
- 已知节点位置（如头/尾）：时间复杂度 O(1)。
- 按索引插入/删除：时间复杂度 **O(n)**（需要先遍历到目标位置）。
java
```
// 插入到链表中间只需修改相邻节点的引用
Node<E> newNode = new Node<>(prev, element, next);
prev.next = newNode;
next.prev = newNode;
```

3. 内存占用

类别	ArrayList	LinkedList
内存开销	仅需存储元素和数组容量（可能有预留空间）	每个元素需要额外存储两个引用（前驱+后继）
空间浪费	动态扩容时可能预留未使用的数组空间	无预留空间，但每个节点有固定内存开销

4. 适用场景

场景	ArrayList	LinkedList
高频随机访问	✅ 适合（直接通过索引访问）	❌ 不适合（需要遍历链表）
频繁插入/删除头部	❌ 不适合（需移动元素）	✅ 适合（直接修改头节点引用）
实现栈/队列	✅ 可用（但删除头部效率低）	✅ 更适合（如 `Deque` 接口实现）
内存敏感场景	✅ 更优（无节点引用开销）	❌ 较差（每个节点多两个引用）

5. 代码示例

(1) 插入性能对比

java

// 向列表头部插入10000个元素
List<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
List<Integer> linkedList = new LinkedList<>();

long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    arrayList.add(0, i); // 时间：约 100ms（需频繁移动元素）
}
System.out.println("ArrayList 耗时：" + (System.currentTimeMillis() - start));

start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    linkedList.addFirst(i); // 时间：约 2ms（仅修改头节点引用）
}
System.out.println("LinkedList 耗时：" + (System.currentTimeMillis() - start));

(2) 随机访问性能对比

java

List<Integer> arrayList = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
List<Integer> linkedList = new LinkedList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));

// ArrayList 访问中间元素
int value = arrayList.get(2); // O(1)

// LinkedList 访问中间元素
int value = linkedList.get(2); // O(n)

6. 其他特性

特性	ArrayList	LinkedList
线程安全	❌ 非线程安全（需用 `Collections.synchronizedList` 或 `CopyOnWriteArrayList`）	❌ 非线程安全（需外部同步）
实现接口	仅实现 `List`	实现 `List` 和 `Deque`（可当作队列或双端队列）

总结

选择 ArrayList 的场景：
需要频繁随机访问元素，且插入/删除操作多在列表末尾。
典型应用：数据缓存、配置项列表。
选择 LinkedList 的场景：
需要频繁在列表头部或中间插入/删除元素，且对随机访问需求较少。
典型应用：实现队列（Queue）或双端队列（Deque）。