Collection之list源码分析

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原创最新推荐文章于 2026-05-07 09:10:53 发布 199 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

FLINKSQL自定义UDF函数1之collect_list&collect_set FLINKSQL自定义UDF函数1之collect_list&collect_set` 文章目录FLINKSQL自定义UDF函数1之collect_list&collect_set`前言一、collection_list1.编写CollectList类注意点1.1类型的输入1.2方法1.3测试结果展示2.collection_set注意点1.1这里我使用Set直接作为ACC有问题1.2 测试结果总结前言由于flink里面没有hive的collection_list以及collectio 阅读详情

Java中常用到ArrayList和LinkedList，面试中也常问到两者的区别，各自的使用场景。要想清楚的明白他们的区别，那还是得从源码入手。

List接口

List接口中的方法有很多，但最重要的无非是增删查改，我们从ArrayList与LinkedList的实现上来讨论他们的增删查改性能问题。先列出这几个重要的方法:

public interface List<E> extends Collection<E> {
    ...
    //增
    boolean add(E e); 
    void add(int index, E element);
    //查
    E get(int index);
    //改
    E set(int index, E element);
    //删
    E remove(int index);
    boolean remove(Object o);
    ...
}

集合的关系图如下

LinkedList与ArrayList

它们都实现了List接口。但是内部实现上有些区别，我们具体看下。

插入操作

默认顺序插入

按照默认顺序插入，两者耗费的时间都是O(1)。

  // LinkedList add操作
    public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }
    // 新建一个节点。然后让最后一个节点指向新加入的节点
    // 如果最后一个为空，那么这是第一个新插入的节点
    // 否则，节点按链表方式接在后面
     void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        
        // 增加大小，增加修改次数
        size++;
        modCount++;
    }

// ArrayList插入
    public boolean add(E e) {
        // 确保数组的容量足够。这个方法感兴趣可以看一下。
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

指定index插入元素

ArrayList的最坏情况下性能为O(n)，最好情况下为O（1）
LinkedList在任何情况下都是O(1)

// LinkedList
   public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));
    }
    
    // LinkedList节点的查找方法
        Node<E> node(int index) {
        // 不断的遍历索引的位置。
        // 如果index 为小于size的一半，从头遍历
        // index 大于size的一半，从尾部索引
        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }
    
    // 直接修改要插入
    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        final Node<E> pred = succ.prev;
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

  //ArrayList 。
    //需要调用 System.arraycopy 扩充数组，数组中的元素都往后挪一个位置，在底层实现上应该是进行了(n-index)次的赋值操作。
    public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);

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

删除操作

删除元素，与插入本质上是类似的，有兴趣可以阅读JDK内部实现方式。
ArrayList的删除操作最差情况下性能为O(n)，最好为O(1),删除最后一个元素的时候性能为O(1)
LinkedList删除任何元素的性能都为O(1)

搜索元素

ArrayList的搜索性能为O(1)
LinkedList的搜索性能差一些，最差为O(n/2)

//LinkedList的搜索
public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }
    
    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);
        // 需要进行链表的遍历
        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

// ArrayList搜索
    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);

        return elementData(index);
    }
    
    //直接从数组的下标拿到元素即可。
    E elementData(int index) {
        return (E) elementData[index];
    }

想要获取线程安全的List

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
...
synchronized(list) {
      Iterator i = list.iterator(); // 必须在 synchronized 块中
      while (i.hasNext())
          foo(i.next());
  }

总结

ArrayList因为是基于动态数组去实现，在随机存取时，有着良好的性能。而增删时需要扩容，整块移动元素，所以相对较慢。但在数据量很大，顺序添加时是个例外，这种情况下它的性能优于LinkedList。
LinkedList因为是基于链表实现，随机增删较快，而存取时需要遍历查询，相对于ArrayList会更慢。
之后会比较下两种实现的迭代器性能。
它们都不是非线程安全的。
因为ArrayList要维护索引结构（下标）所以在频繁的插入和删除的时候，性能比LinkedList慢，但是也正因为有着索引下标在做查询搜索的时候，性能比LinkedList快。
使用场景：1.在频繁的插入和删除的时候，可以考虑使用LinkedList

2.在频繁的搜索的时候，考虑使用ArrayList

最后来比较下Vector、ArrayList和LinkedList

1）Vector和ArrayList

相同点：两者都是基于存储元素的数组来实现的，它们会在内存中开辟块连续的空间来存储，由于数据存储是连续的，它们支持用序号（下标）来访问元素，但是插入和删除是要移动容器中的元素，所以执行较慢。两者都有一个初始化的容量的大小，为10；当里面存储的元素超过这个大小时，就会动态的进行扩容。Vector默认扩充为原来的2倍，ArrayList默认扩充为原来的1.5倍。

区别：二者最大的区别在与synchronization（同步）的使用。在ArrayList中没有一个方法是同步的，而在Vector中，绝大部分方法都是同步的。所以Vector是线程安全的，而ArrayList不是线程安全的。由于Vector提供同步，所以性能上较低于ArrayList。

2）ArrayList和LinkedList