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java代码质量吧：频繁插入和删除时使用LinkedList
JavaLinkedListArrayList插入删除一、分析
前面有文章分析了列表的表里方式，也就是“读”的操作。本文将介绍表的“写”操作：即插入、删除、修改动作。
二、场景
1.插入元素
列表中我们使用最多的是ArrayList，下面看看他的插入（add方法）算法，源代码如下：
[java] public void add(int index,E element){
/*检查下标是否越界，代码不在拷贝*/
//若需要扩容，则增大底层数组的长度
ensureCapacity(size + 1);
//给index下标之后的元素（包括当前元素）的下标加1，空出index位置（将elementData从index起始，复制到index+1的职位
System.arraycopy(elementData,index,elementData,index + 1,size - index);
//赋值index位置元素
elementData[index] = element;
//列表的长度+1
size++;
}
public void add(int index,E element){
/*检查下标是否越界，代码不在拷贝*/
//若需要扩容，则增大底层数组的长度
ensureCapacity(size + 1);
//给index下标之后的元素（包括当前元素）的下标加1，空出index位置（将elementData从index起始，复制到index+1的职位
System.arraycopy(elementData,index,elementData,index + 1,size - index);
//赋值index位置元素
elementData[index] = element;
//列表的长度+1
size++;
}
注意看arraycopy方法，只要是插入一个元素，其后的元素就会向后移动一位，虽然arraycopu是一个本地方法，效率非常高，但频繁的插入，每次后面的元素都需要拷贝一遍，效率变低了，特别是在头位置插入元素时。
那么开发过程中确实会遇到插入元素的情况，我们一般使用LinkedList类即可。LinkedList是一个双向的链表，它的插入只是修改相邻元素next和previous引用，插入算法（add方法）如下：
[java] public void add(int index,E element){
addBefore(element,(index==size?header:entry(index)));
}
public void add(int index,E element){
addBefore(element,(index==size?header:entry(index)));
}
这里调用了私有addBefore方法，该方法实现在entry元素之前插入元素e的算法，代码如下：
[java] private Entry<E> addBefore(E e,Entry<E> entry){
//组装一个新的节点，previous指向原节点的前节点，next指向原节点
Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e,entry,entry.previous);
//前节点的next指向自己
newEntry.previous.next = newEntry;
//后节点的previous指向自己
newEntry.next.previous = newEntry;
//长度+1
size++;
//修改计数器+1
modCount ++;
return newEntry;
}
private Entry<E> addBefore(E e,Entry<E> entry){
//组装一个新的节点，previous指向原节点的前节点，next指向原节点
Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e,entry,entry.previous);
//前节点的next指向自己
newEntry.previous.next = newEntry;
//后节点的previous指向自己
newEntry.next.previous = newEntry;
//长度+1
size++;
//修改计数器+1
modCount ++;
return newEntry;
}
这是一个典型的双向链表插入算法，把自己插入到链表，然后把前节点的next和后节点的previous指向自己。
经过实际测试得知，LinkedList的插入效率比ArrayList块50倍以上。
且慢，增加元素还有一个add()方法(无参数)，该方法增加元素性能上基本没有什么差别，区别在于LinkedList生成一个新的Entry元素，其previous指向倒数第二个Entry，next置空；而ArrayList则是把元素追加到了数组末尾而已。差别非常微小。
2.删除元素
ArrayList删除指定位置上的元素、删除指定值元素，删除一个下标范围内的元素集等删除动作，三者的实现原理基本相似，都是找到索引位置，然后删除。我偶们常用的删除下标的方法（remove方法）为例来看看删除动作的性能到底如何，源码如下：
[java] public E remove(int index){
//下标校验
RangeCheck(index);
//修改计数器+1
modCount++;
//记录要删除的元素
E oldValue = (E)elementData(index);
//有多少个元素向前移动
int numMoved = size - index - 1;
if(numMoved > 0)
//index后的元素向前移动一位
System.arraycopy(elementData,index + 1,elementData,index,numMoved);
//列表长度减1，并且最后一位设为null
elementData[--size] = null;
//返回删除的值
return oldValue;
}
public E remove(int index){
//下标校验
RangeCheck(index);
//修改计数器+1
modCount++;
//记录要删除的元素
E oldValue = (E)elementData(index);
//有多少个元素向前移动
int numMoved = size - index - 1;
if(numMoved > 0)
//index后的元素向前移动一位
System.arraycopy(elementData,index + 1,elementData,index,numMoved);
//列表长度减1，并且最后一位设为null
elementData[--size] = null;
//返回删除的值
return oldValue;
}
注意看,index位置后的元素都向前移动了一位，最后一个位置空出来了，这又是一次数组拷贝，和插入一样，如果数据量大，删除动作必然会暴露出性能和效率方面的问题。
我们再来看看LinkedList的删除动作，比如删除指定位置元素，删除头元素等。我们看看最基本的删除指定位置元素的方法remove，源代码如下：
[java] private E remove(Entry<E> e){
//取得原始值
E result = e.element;
//前节点next指向当前节点的next
e.previous.next = e.next;
//后节点的previouse指向当前节点的previous
e.next.previous = e.previous;
//置空当前节点的next和previous
e.next = e.previous= null;
//当前元素置空
e.element = null;
//列表长度减1
size --;
//修改计数器+1
modCount++;
return result;
}
private E remove(Entry<E> e){
//取得原始值
E result = e.element;
//前节点next指向当前节点的next
e.previous.next = e.next;
//后节点的previouse指向当前节点的previous
e.next.previous = e.previous;
//置空当前节点的next和previous
e.next = e.previous= null;
//当前元素置空
e.element = null;
//列表长度减1
size --;
//修改计数器+1
modCount++;
return result;
}
这也是双向链表的标准删除算法，没有任何耗时的操作，全部是引用指针的改变，效率自然就更高了。
实际测试可知，处理大批量的删除操作，LinkedList比ArrayList块40倍以上。
3.修改元素
写操作还有一个动作：修改元素，在这点上LinkedList输给了ArrayList，这是因为，LinkedList是顺序存取的，因此定位元素必然是一个遍历的过程，效率大大折扣。
我们来开set方法的代码：
[java] public E set(int index,E element){
//定位节点
Entry<E> e = entry(index);
E oldVal = e.element;
//节点元素替换
e.element = element;
return oldVal;
}
public E set(int index,E element){
//定位节点
Entry<E> e = entry(index);
E oldVal = e.element;
//节点元素替换
e.element = element;
return oldVal;
}
看似很简洁，这里使用了entry方法定位元素。而LinkedList这种顺序取列表的元素定位方式会折半遍历，这是一个极其耗时的操作。而ArrayList的修改动作则是数组元素的直接替换，简单高效。
在修改动作上，LinkedList比ArrayList慢的多，特别是进行大量修改的时候，完全不是在一个数量级上。
三、建议
经过上面的源码分析完成了LinkedList与ArrayList之间的PK，其中LinkedList胜两局：删除和插入效率高；ArrayList胜一局：修改元素效率高。
如果有大量的写操作（更多的插入和删除动作），推荐使用LinkedList。不过何为少量，何为大量呢？
这就依赖于正在开发的系统了，如果是一个实时的交易系统，即使写操作少，，使用LinkedList也比ArrayList合适，因为此类系统争分夺秒，多N个毫秒就可能会造成交易数据不准确。如果对于一个批量系统来说，几十毫秒、几百毫秒，甚至是几千毫秒的差别意义并不大，这时使用LinkedList还是ArrayList就看个人爱好了。当然，如果系统处于性能临界点，那就必须使用LinkedList。
