关于ArrayList和LinkedList继承类与实现接口的比较

首先ArrayList继承AbstractList类，并且实现了List,RandomAccess,Clonable,Serializable四个接口
然后LinkedList继承AbstractSequentialList类，并且实现了List,Deque,Clonable,Serializable四个接口

对比两个集合，我们发现，他们共同点是都实现了List,Clone,Serialzable三个接口
List接口提供一些常用的增删改查的方法，Cloneable是个标记接口，实现这个接口的类表示支持类的克隆
实现Serializable接口表示当前类支持序列化。

今天主要讲解一下不同点

1、继承的类，AbstractList和AbstractSequentialList

ArrayList继承的是AbstractList类，而AbstractList实现了 List 的一些位置相关操作(比如 get,set,add,remove)，是第一个实现随机访问方法的集合类，但不支持添加和替换。ArrayList的底层是通过数组来实现的，那么也就是说这个集合类是可以实现随机访问的，所以优先继承的是AbstractList类。

LinkedList继承的是AbstractSequentialList类，该类是AbstractList子类，是不同于AbstractList的另一套增删改查，底层是通过迭代器来完成相关操作的，而且LInkedList集合类底层是通过双端链表实现的，属于顺序访问的集合类，对于这种顺序访问的类，优先继承的是AbstractSequentialList类。

2、实现接口，RandomAccess

在ArrayList中实现了RandomAccess接口，而LinkedList未实现该接口，RandomAccess接口类似Cloneable是一种标记接口，我们看下这个接口的用处：

    public static <T>
        int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {
            if (list instanceof RandomAccess || list.size()<BINARYSEARCH_THRESHOLD)
                return Collections.indexedBinarySearch(list, key);
            else
                return Collections.iteratorBinarySearch(list, key);
        }

可以看到，当类实现了RandomAccess接口，那么会采用Collections.indexedBinarySearch(list, key)方法，否则采用的是Collections.iteratorBinarySearch(list, key)方法，下边我们看下这两个方法的实现：

    private static <T>
    int indexedBinarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {
        int low = 0;
        int high = list.size()-1;

            while (low <= high) {
            int mid = (low + high) >>> 1;//忽略符号位右移1位，就是除以2
            Comparable<? super T> midVal = list.get(mid);//获取中间值
            int cmp = midVal.compareTo(key);//比较大小

            if (cmp < 0)//小于的话，low向mid右移动
                low = mid + 1;
            else if (cmp > 0)//大于的话，high向mid左边移1位
                high = mid - 1;
            else
                return mid; // key found
        }
        return -(low + 1);  // key not found
    }

        private static <T>
    int iteratorBinarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key)
    {
        int low = 0;
        int high = list.size()-1;
        ListIterator<? extends Comparable<? super T>> i = list.listIterator();

            while (low <= high) {
            int mid = (low + high) >>> 1;
            Comparable<? super T> midVal = get(i, mid);//重点方法：通过给定的迭代器查询第i个元素
            int cmp = midVal.compareTo(key);

                if (cmp < 0)
                low = mid + 1;
            else if (cmp > 0)
                high = mid - 1;
            else
                return mid; // key found
        }
        return -(low + 1);  // key not found
    }

两个方法都是Collections的内部私有方法，并且都采用了二分法查询数据；
不同点是实现RandomAccess接口的List集合采用一般的for循环遍历，而未实现这接口则采用迭代器。
看下迭代器中获取中间值的方法get(i,mid)：

    private static <T> T get(ListIterator<? extends T> i, int index) {
        T obj = null;
        int pos = i.nextIndex();//获取当前元素位置
        if (pos <= index) {//如果小于index，则使用next往index移动
            do {
                obj = i.next();
            } while (pos++ < index);
        } else {//如果大于index,则使用previous往index移动
            do {
                obj = i.previous();
            } while (--pos > index);
        }
        return obj;
    }

可以看出来，获取中间值的方式也是一个个的移动，再获取到值，也就是顺序访问
通过上边方法的展示，我们知道，ArrayList的查询数据是通过for循环来进行，LinkedList查询数据是通过迭代器来进行，那么接下来比较一下二者的性能，测试代码如下：

@Test
public void testTime() throws Exception {


    System.out.println("arrayListFor()用时："+arrayListFor());

    System.out.println("arrayListIterator()用时"+arrayListIterator());

    System.out.println("linkedListFor()用时"+linkedListFor());

    System.out.println("linkedListIterator()用时"+linkedListIterator());
}

public long arrayListFor(){
    ArrayList array = new ArrayList();

    for (int i =0;i<50000;i++)
        array.add(i);

    Date first = new Date();

    for (int i = 0;i<50000;i++)
        array.get(i);

    Date second = new Date();

    return second.getTime()-first.getTime();
}

public long arrayListIterator(){
    ArrayList array = new ArrayList();
    for (int i =0;i<50000;i++)
        array.add(i);

    Date first = new Date();
    Iterator itr = array.iterator();
    while (itr.hasNext()){
        Object o = itr.next();
    }

    Date second = new Date();

    return second.getTime()-first.getTime();
}

public long linkedListFor(){
    LinkedList list = new LinkedList();

    for (int i =0;i<50000;i++)
        list.add(i);

    Date first = new Date();

    for (int i = 0;i<50000;i++)
        list.get(i);

    Date second = new Date();

    return second.getTime()-first.getTime();
}

public long linkedListIterator(){
    LinkedList list = new LinkedList();

    for (int i =0;i<50000;i++)
        list.add(i);

    Date first = new Date();
    Iterator it = list.iterator();
    while (it.hasNext()){
        Object o = it.next();
    }

    Date second = new Date();

    return second.getTime()-first.getTime();
}

控制台的输出结果如下：


image.png

从上面数据可以看出，ArrayList用for循环遍历比iterator迭代器遍历快，LinkedList用iterator迭代器遍历比for循环遍历快。所以说，当我们在做项目时，应该考虑到List集合的不同子类采用不同的遍历方式，能够提高性能！

3、实现的接口Deque

这个不难理解，Deque是一个双端队列，ArrayList底层是通过数组实现的，没法也不需要去实现队列的方法，而LinkedList底层是通过双端链表实现的，所以能够实现数据结构的队列和栈。

遗留一个问题：
为什么LinkedList的for循环比迭代器慢的多，详细解释一下，网上的介绍是
遍历linkedlist应该是O(n)但是使用iterator就是常数

参考链接：
https://blog.csdn.net/weixin_39148512/article/details/79234817
https://blog.csdn.net/Stick2It/article/details/53469910
https://blog.csdn.net/dax1n/article/details/61426018
https://www.cnblogs.com/shamo89/p/6669406.html
https://blog.csdn.net/u014629433/article/details/51586589

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