java基础面试题——ArrayList底层和LinkedList的区别呢

总结List、Set实际应用

1. 面试官说：如果希望元素可以重复、有索引、索引查询要快 用哪个呢？
   ArrayList，基于数组，所以索引查询快
2. 面试官说：如果希望元素可以重复、有索引、首尾增添速度要快 用哪个呢？
   LinkedList，基于链表，所以首尾增添速度快
3. 面试官说：如果希望元素增删改查速度快、元素不重复、无序、无索引 用哪个呢？
   Hashset，基于哈希表
4. 面试官说：如果希望元素增删改查速度快、元素不重复、有序、无索引 用哪个呢？
   LinkedHashSet，基于双向链表和哈希表
5. 面试官说：如果对对象排序 用哪个呢？
   TreeSet，基于红黑树

一、ArrayList对比LinkedList

通常在面试时，不会单独问LinkedList而是把ArrayList一起来问，比如说两者进行对比。

那么，你认为这样的说法是正确的吗？

• ArrayList 增删慢、查询快
• LinkedList 增删快、查询慢

其实这是错误的理解。我们一起来看看真正ArrayList和LinkedList吧

1、ArrayList的介绍：

1. 基于数组，需要连续内存。
2. 随机访问快（指根据下标访问）

由于内存地址是连续的。如果已经知道了第一个内存地址，那么就可以通过计算得到对应的元素。 首地址+（索引*每个类型大小）

3. 在尾部进行插入和删除，相比LinkedList并不差。但是其他部分插入和删除都会进行移动数据，因此性能低
4. 可以利用CPU缓存，局部性原理【优点】

当没有CPU缓存时。CPU从内存读写一次大概需要几百纳秒。而CPU执行一次计算是少于纳秒级别的。

2、LinkedList的介绍：

1. 基于双向链表，无需连续内存
2. 随机访问慢，因为要沿着链表进行遍历。
3. 头部和尾部进行插入和删除性能高
4. 占用内存多【缺点】

ArrayList本身大小(不包含元素)，数组长度(1000各元素，扩容后是1234大小)，element 元素的大小
linkedList本身占用内存非常大。因为其中包括元素、上下指针。

3、自我总结

第一点：是对于数据结构来对比：

ArrayList底层是数组，所以在内存分配上需要一块连续的内存。
linkedList底层是双向链表，所以在内存分配上不需要连续的内存

第二点：对于随机访问能力：

ArrayList的随机访问快。原码中是实现了一个叫【RandomAccess接口】。通过下标索引进行过去元素。如果没有实现该接口，就会通过迭代器的next方法。
LinkedList随机访问慢。因为要沿着链表进行遍历。

第三点：对于增删查的速度：

ArrayList的尾部增删性能还可以。其它部分进行增删就比较慢了，是因为涉及增删的后面的元素，会进行复制移动数据。也就是arrayCopy操作。所以性能会受影响。
ArrayList除了头部增删性能不如LinkedList，其他部位都不逊于Linkedlist
LinedList的头尾增删性能高。中间的性能不高，甚至不如ArrayList 因为移动指针比较慢。指针沿着链表进行遍历，从而找到要操作的元素。
根据元素的内容去查找的话，时间复杂度都是0(n)。所以都不适合用来用查询。 而HashMap、TreeMap更适合用来做查询，底层是哈希表和红黑树，更适合做查询。

第四点：ArrayList底层是数组，可以充分配合CPU缓存，利用局部性原理，提升相邻元素被访问的机会。LinkedList并不可以。
第五点：LinkedList底层是双向链表，所以占用内存比较多。

二、ArrayList的扩容机制

1、初始容量
调用的是ArrayList()的无参构造，初始容量是0

调用的是ArrayList(int initialCapacity)的有参构造，会使用指定容量的数组。

调用的是addAll(Collection c) 带有集合的有参构造，会使用集合的大小来作为数组的初始容量。

2、扩容机制

• add(Object o)首次扩容为10，再次扩容为上次扩容的1.5倍。【1.5倍：扩容的数 + 右移一位】例如15+7=22
  依次：0 10 15 22 33 49 74 109 163 244,366,549,823,123,2776

• addAll(Collection c) 没有元素时，扩容为Math.max(10,实际元素个数)，有元素时为Math.max（原容量1.5倍，实际元素个数）。 下次扩容的容量跟实际元素的个数，取最大值最为真正扩容的容量。

比如从0插入11个元素，那么容量就是11。 比如插入11插入2两个元素，那么容量是从10的基础1.5倍，就是15，实际只有13个元素。

来无参构造来说：
初始容量为0，第一次扩容是10. 第二次扩容是，上一次容量的1.5倍。
扩容是创建一个新数组，把就数组的元素拷贝到新数组中，再把新元素追加到新数组中的最后一个位置。
旧数组没有人引用，会作为垃圾，然后垃圾回收掉。

三、fail-fast 与 fail-safe

ArrayList是fail-fast的典型代表，遍历的同时不能修改，尽快失败

CopyOnWriteArrayList是fail-safe的典型代表，遍历的同时可以修改，原理是读写分离。

四、Set

1、Set系列集合特点

• 无序：存取顺序不一致。指的是只无序一次，后面的都是相同的顺序
• 不重复：可以去除重复
• 无索引：没有带索引的方法，所以不能使用普通的for循环遍历，也不能通过索引获取元素

2、set集合实现类的特点

• HashSet：无序、不重复、无索引
• LinkedHashSet：有序、不重复、无索引
• TreeSet：排序、不重复、无索引。