在Java的List类型集合中，ArrayList和LinkedList大概是最常用到的2个了，细看了一下它们的实现，发现区别还是很大的，这里简单的列一下个人比较关心的区别。
类声明
ArrayList
public class ArrayList<E>extends AbstractList<E>implements List<E>,RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
LinkedList
public class LinkedList<E>extends AbstractSequentialList<E>implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
二者的定义有些相近，除了都实现List、Cloneable和Serializable以外，继承的类不一样，以及接口有细微的区别。
public abstract class AbstractSequentialList<E> extends AbstractList<E>
AbstractSequentialList也继承自AbstractList，它只是多了一些实现的方法，参照API的doc，这个类用于按顺序访问的List的实现，所谓顺序访问（sequential access），可以与随即访问（random access）的ArrayList对比去理解。
Deque是一个双向（double ended queue）的Queue的接口，因为这个接口的区别，LinkedList里实现的方法要比ArrayList多一些。
元素存储方式
ArrayList：采用数组方式
private transient Object[] elementData;
LinedList：采用链表
private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null);
private static class Entry<E> {
E element;
Entry<E> next;
Entry<E> previous;
Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {
this.element = element;
this.next = next;
this.previous = previous;
}
}
很好理解，从字面都可以理解出来，一个是数组实现，一个是链表实现。
元素添加
二者都有几个add()方法，
void add(E item) 向滚动列表的末尾添加指定的项。 void add(E item, int index) 向滚动列表中索引指示的位置添加指定的项。
先看看ArrayList的实现：
public void add(int index, E element) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+", Size: "+size);
ensureCapacity(size+1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
public boolean add(E e) {
ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
对于add(E e)方法，非常简单，首先确保数组容量，然后直接赋值。在不需要扩充数组容量的情况下，效率非常高，而一旦需要数组扩容，代价就会上升：
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (minCapacity > oldCapacity) {
Object oldData[] = elementData;
int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
if (newCapacity < minCapacity)
newCapacity = minCapacity; // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
}
因为它需要将已有的数组复制到新的数组里去。由此便可以想到一个提高add()效率的方法，在一开始尽量设定一个合理的数组容量，那么可以有效地减少数组的扩容和大量的复制。
对于add(int index, E e)，比起add(E e)，多一个可能的复制操作，这样才能保证在合理的位置插入新的元素。
LinkedList的实现：
public boolean add(E e) {
addBefore(e, header);
return true;
}
private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {
Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);
newEntry.previous.next = newEntry;
newEntry.next.previous = newEntry;
size++;
modCount++;
return newEntry;
}
public void add(int index, E element) {
addBefore(element, (index==size ? header : entry(index)));
}
private Entry<E> entry(int index) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+", Size: "+size);
Entry<E> e = header;
if (index < (size >> 1)) {
for (int i = 0; i <= index; i++)
e = e.next;
} else {
for (int i = size; i > index; i--)
e = e.previous;
}
return e;
}
粗略看起来要复杂一些，因为LinkedList同时还是一个Deque（JDK 1.6新添加的），所以它的实现也要兼顾双向队列。
下面从一个空的LinkedList开始，看看新的元素是如何添加进来的：
List<Integer> ints = new LinkedList<Integer>();
ints.add(1);
ints.add(2);
ints.add(3);
System.out.println(ints); //[1, 2, 3]
下面一步一步看List内部header和元素之间的关系：
- 初始化： header.element = null; header.next=header.previous=header 这里是一个环状的结构，自己的p和n指针都指向自己
- 添加第一个元素“1”:header.element=null;header.next=1;header.previous=1; 2个元素相互连接
- 添加第二个元素“2” 这里很明显看来了，是一个环状结构
- 添加第三个元素“3” 既然是一个环状，干脆用圆形显示好了，貌似画的不太圆。。。
这里总结一下两种的差别：
- 对于元素的add()来说，LinkedList要比ArrayList要快一些，因为ArrayList可能需要额外的扩容操作，当然如果没有扩容，二者没有很大的差别
- 对于元素的add(int, element),对于LinkedList来说，代价主要在遍历获取插入的位置的元素，而ArrayList的主要代价在于可能有额外的扩容和大量元素的移动
- 小结：对于简单的元素添加，如果事先知道元素的个数，采用预置大小的ArrayList要更好，反之可以考虑LinkedList
元素移除
ArrayList的元素移除：
public E remove(int index) {
RangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = (E) elementData[index];
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
return oldValue;
}
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
/*
* Private remove method that skips bounds checking and does not
* return the value removed.
*/
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
}
remove(int)和remove(Object)两种方式的返回值是有区别的哦
对于ArrayList来说，主要是的仍然会有元素的移动（这里就是数组的复制），虽然采用的是System的arrayCopy，但是本质上还是复制的思路。还有一点需要注意的是，remove(Object)对null值进行单独处理，这里也说明ArrayList是可以存取null的。
LinkedList元素移除：
public E remove(int index) {
return remove(entry(index));
}
/**
* Returns the indexed entry.
*/
private Entry<E> entry(int index) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
", Size: "+size);
Entry<E> e = header;
if (index < (size >> 1)) {
for (int i = 0; i <= index; i++)
e = e.next;
} else {
for (int i = size; i > index; i--)
e = e.previous;
}
return e;
}
public boolean remove(Object o) {
if (o==null) {
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (e.element==null) {
remove(e);
return true;
}
}
} else {
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (o.equals(e.element)) {
remove(e);
return true;
}
}
}
return false;
}
这里的实现就是典型的链表删除的实现，其中有几个细节需要提一下：
- modCount的处理，这个变量是用来存储List的修改的次数的，仅仅存储添加和删除的操作此书，用来在Iterator中判断List的状态和行为，防止不同步的修改，抛出ConcurrentModificationException
- 通过索引访问元素的实现entry(int)，这里有一个小细节，
if (index < (size >> 1)) {
如果元素的位置在前半段，那么通过next指针查找，否则通过previous指针查找。这一行代码有2个值得学习的地方，第一查找的优化，根据位置判断查找的方向，第二移位操作的运用。不得不佩服Bloch的编程功底。
小结一下：
删除操作中，LinkedList更有优势，一旦找到了删除的节点，它仅仅只是断开链接关系，并没有元素复制移动的行为，而ArrayList不可避免的又要进行元素的移动。
元素索引
indexOf(Object o) 回此列表中第一次出现的指定元素的索引；如果此列表不包含该元素，则返回 -1。
ArrayList的实现：
public int indexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
LinkedList的实现：
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o==null) {
for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (e.element==null)
return index;
index++;
}
} else {
for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (o.equals(e.element))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}
ArrayList：基于数组的遍历查找
LinkedList：基于链表的遍历查找
按照对象在内存中存储的顺序去考虑，数组的访问要比链接表快，因为对象都存储在一起。
遍历
基于以上的分析，可以得出，按照索引遍历，ArrayList是更好的选择，按照Iterator遍历，也许LinkedList会好一些。
反过来理解，如果是ArrayList，Iterator和index遍历都可以，如果是LinkedList，优先选择Iterator比较好。