ArrayList和LinkedList的区别（面试必会）

一.ArrrayList和LinkedList的区别

1.时间复杂度方面

ArrayList是基于索引的数据接口，它的底层是动态数组，允许所有元素，包括null。ArrayList是非同步的。查询的操作为O(1)时间复杂度，删除、增加操作的时间复杂度为O(n),size，isEmpty，get，set方法的时间复杂度为O(1)。

LinkedList是以链表的形式存储它的数据，实现了List接口，允许null元素。LinkedList还提供额外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack）、队列（queue）或双向队列（deque）。
注意:LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。
一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…));

2.空间复杂度方面

(1)ArrayList

ArrayList使用一个内置的数组来存储元素，数组的起始容量是10。当数组需要增长时，
新容量按如下公式获得：新容量=(旧容量*3)/2+1，
新容量即为原来的1.5倍。

PS:Arraylist源码中最大的数组容量是Integer.MAX_VALUE-8，

对于空出的8位，目前解释是：
①存储Headerwords；
②避免一些机器内存溢出，减少出错几率，所以少分配
③最大还是能支持Integer.MAX_VALUE
当Integer.MAX_VALUE-8依旧无法满足需求时）

（2）LinkedList
LinkedList比ArrayList更占内存，因为LinkedList为每一个节点存储了两个引用，一个指向前一个元素，一个指向下一个元素。
LinkedList中的私有内部类，定义如下：

private static class Entry {
Object element;
Entry next;
Entry previous;
}

PS：如果我们知道一个ArrayList将会有多少个元素，我们可以通过构造方法来指定容量。

当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。还可以通过trimToSize方法在ArrayList分配完毕之后去掉浪费掉的空间。

如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。

扩展：ArrayList实现RandomAccess接口，Linked并没有实现RandomAccess接口。但是RandomAccess接口里面是空的！
RandomAccess接口是一个标志接口（Marker）
List集合实现这个接口，就能支持快速随机访问
Collections类中的binarySearch（）方法，源码如下：

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);
    }

indexedBinarySerach(list,key)源码：

  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;
            Comparable<? super T> midVal = list.get(mid);
            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
    }

iteratorBinarySerach(list,key)源码：

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);
            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
    }

通过查看源代码，发现实现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。

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！

然而有人发出疑问了，那怎么判断出接收的List子类是ArrayList还是LinkedList呢？
这时就需要用instanceof来判断List集合子类是否实现RandomAccess接口！

要求：能够编写代码实现动态数组、明确二者时间复杂度+空间复杂度区别、清楚何时使用合适的数据结构