Java集合之战：ArrayList vs LinkedList，谁才是你的最佳选择？

感谢3位小伙伴“玉航、德旭、五色五味”加入咱们这个大家庭，学习的路上，我们并不孤单~

PART.1

引言

哈喽，大家好呀～今天我们来聊一聊 Java 中经常使用的两个集合类：ArrayList 和 LinkedList。作为 Java 开发的经典基础，ArrayList 和 LinkedList 常常会因为它们的底层实现和操作方式的不同而被拿来对比，大家在开发中也会针对不同的使用场景选择最适合的集合类型。那接下来，咱们就一起看看这两个家伙的各自特点吧～

PART.2

ArrayList：基于数组，访问快速

ArrayList的底层实现：ArrayList，顾名思义，它的底层实现其实是一个动态数组。这个“动态”体现在我们可以通过 ArrayList 随时添加、删除元素，而不会像数组那样必须初始化一个固定大小才能用。它的底层数组会随着数据的增长不断扩容，让我们有种“空间无限”的感觉～不过，扩容其实是有代价的。

ArrayList的扩容机制：ArrayList 的默认初始容量是10。当元素数量超过当前数组容量时，就会触发扩容机制。默认情况下，ArrayList 的容量会增加到原来的 1.5 倍，然后把旧数组的内容复制到新的更大数组中。这种扩容方式虽然保证了 ArrayList 有更大的存储空间，但扩容时的数据复制会带来一定的性能损耗。所以，建议大家在创建 ArrayList 时，如果已经大致知道需要的容量，可以通过 new ArrayList<>(capacity) 来提前指定容量，减少扩容次数，提升性能。

随机访问的优势：ArrayList 是基于数组的，所以我们可以通过索引直接访问任意元素，这样的随机访问速度非常快。时间复杂度是 O(1)，对开发者来说无疑是福音！适合那些频繁访问特定位置数据的场景，比如实现排行榜、购物车列表等等。

插入和删除的劣势：然而，当我们从中间位置插入或删除元素时，由于数组的结构特点，必须要移动后续的所有元素才能保持数据的顺序，这样操作的时间复杂度是 O(n)。所以 ArrayList 更适合于查询多、增删少的场景。

PART.3

LinkedList：基于链表，动态增删优选

LinkedList的底层实现：LinkedList 的底层是一个双向链表，这就意味着它的每个节点都包含数据和两个指针，一个指向前一个节点，一个指向后一个节点。相较于数组，链表的优势在于，链表不需要像数组那样在内存中是连续的。所以 LinkedList 适用于频繁插入和删除的场景。

灵活的增删操作：链表的优点就是可以在任意位置进行增删操作，而不需要像 ArrayList 那样进行大量的数据移动。在 LinkedList 中，我们可以轻松地将新节点插入到链表的任意位置。这让 LinkedList 具备了比 ArrayList 更快的插入和删除性能，尤其是当操作数据量非常大的时候，优势更加明显。

额外的堆栈和队列操作：LinkedList 除了实现 List 接口外，还实现了 Deque（双端队列）接口。因此，它还提供了许多在 List 中没有定义的方法，比如 addFirst() 和 addLast()，这些方法可以让 LinkedList 轻松地当作堆栈、队列、双端队列来使用。实际上，JDK 官方更推荐用基于 LinkedList 的 Deque 来进行堆栈操作，比方说当我们想使用一个栈数据结构时，LinkedList 是个更优的选择。

PART.4

ArrayList 和 LinkedList的对比

这两者有很多共性，像是它们都不保证线程安全，都实现了 List 接口。但在具体应用场景上，它们还是有很大区别的，大家可以参考下表：

总的来说，ArrayList 适合查询操作比较多的场景，而 LinkedList 则适合增加和删除操作较频繁的场景。

PART.5

如何实现线程安全？

虽然 ArrayList 和 LinkedList 默认是非线程安全的，但我们可以通过以下方式来实现它们的线程安全。

使用 Vector：Vector 是 ArrayList 的早期实现，它通过 synchronized 关键字来保证线程安全。但是因为加锁的代价较高，所以性能会比较低。Vector 适用于简单线程同步需求的场景，但在高并发环境下不推荐使用。

Collections.synchronizedList：Java 提供了 Collections.synchronizedList(List list) 方法，可以把 ArrayList 转换成线程安全的集合。这种方式也是通过 synchronized 来实现同步的，因此并发性能也不高。

CopyOnWriteArrayList：更好的方式是使用 CopyOnWriteArrayList。这是 Java 并发包中的一个集合类，底层实现了写时复制的机制。写操作时，它会先复制一份新的数组进行修改，完成后再把引用指向这个新数组。这样，读操作就不需要加锁，性能非常高，非常适合读多写少的场景。

小结：在多线程环境下，如果是写操作不频繁的情况，建议使用 CopyOnWriteArrayList 来替代 ArrayList 或 LinkedList，可以避免因为锁带来的性能损耗。