大家好，我是二哥呀。
这是《Java 程序员进阶之路》专栏的第 60 篇，我们来聊聊 ArrayList 和 LinkedList 之间的区别。大家可以到 GitHub 上给二哥一个 star，马上破 400 星标了。
https://github.com/itwanger/toBeBetterJavaer
如果再有人给你说 “ArrayList 底层是数组，查询快、增删慢；LinkedList 底层是链表，查询慢、增删快”，你可以让他滚了！
这是一个极其不负责任的总结，关键是你会在很多地方看到这样的结论。
害，我一开始学 Java 的时候，也问过一个大佬，“ArrayList 和 LinkedList 有什么区别？”他就把“ArrayList 底层是数组，查询快、增删慢；LinkedList 底层是链表，查询慢、增删快”甩给我了，当时觉得，大佬好牛逼啊！
后来我研究了 ArrayList 和 LinkedList 的源码，发现还真的是，前者是数组，后者是 LinkedList，于是我对大佬更加佩服了！
直到后来，我亲自跑程序验证了一遍，才发现大佬的结论太草率了！根本就不是这么回事！
先来给大家普及一个概念——时间复杂度。
在计算机科学中，算法的时间复杂度（Time complexity）是一个函数，它定性描述该算法的运行时间。这是一个代表算法输入值的字符串的长度的函数。时间复杂度常用大 O 符号表述，不包括这个函数的低阶项和首项系数。使用这种方式时，时间复杂度可被称为是渐近的，亦即考察输入值大小趋近无穷时的情况。例如，如果一个算法对于任何大小为 n （必须比
大）的输入，它至多需要
的时间运行完毕，那么它的渐近时间复杂度是
。
增删改查，对应到 ArrayList 和 LinkedList，就是 add(E e)、remove(int index)、add(int index, E element)、get(int index)，我来给大家一一分析下，它们对应的时间复杂度，也就明白了“ArrayList 底层是数组，查询快、增删慢；LinkedList 底层是链表，查询慢、增删快”这个结论很荒唐的原因
对于 ArrayList 来说：
1）get(int index) 方法的时间复杂度为
，因为是直接从底层数组根据下标获取的，和数组长度无关。
public E get(int index) { Objects.checkIndex(index, size); return elementData(index);}
这也是 ArrayList 的最大优点。
2）add(E e) 方法会默认将元素添加到数组末尾，但需要考虑到数组扩容的情况，如果不需要扩容，时间复杂度为
。
public boolean add(E e) { modCount++; add(e, elementData, size); return true;}private void add(E e, Object[] elementData, int s) { if (s == elementData.length) elementData = grow(); elementData[s] = e; size = s + 1;}
如果需要扩容的话，并且不是第一次（oldCapacity > 0）扩容的时候，内部执行的 Arrays.copyOf() 方法是耗时的关键，需要把原有数组中的元素复制到扩容后的新数组当中。
private Object[] grow(int minCapacity) { int oldCapacity = elementData.length; if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity, minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */ oldCapacity >> 1 /* preferred growth */); return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } else { return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)]; }}
3）add(int index, E element) 方法将新的元素插入到指定的位置，考虑到需要复制底层数组（根据之前的判断，扩容的话，数组可能要复制一次），根据最坏的打算（不管需要不需要扩容，System.arraycopy() 肯定要执行），所以时间复杂度为
。
public void add(int index, E element) { rangeCheckForAdd(index); modCount++; final int s; Object[] elementData; if ((s = size) == (elementData = this.elementData).length) elementData = grow(); System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, s - index); elementData[index] = element; size = s + 1;}
来执行以下代码，把沉默王八插入到下标为 2 的位置上。
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();list.add("沉默王二");list.add("沉默王三");list.add("沉默王四");list.add("沉默王五");list.add("沉默王六");list.add("沉默王七");list.add(2, "沉默王八");
System.arraycopy() 执行完成后，下标为 2 的元素为沉默王四，这一点需要注意。也就是说，在数组中插入元素的时候，会把插入位置以后的元素依次往后复制，所以下标为 2 和下标为 3 的元素都为沉默王四。
之后再通过 elementData[index] = element 将下标为 2 的元素赋值为沉默王八；随后执行 size = s + 1，数组的长度变为 7。
4）remove(int index) 方法将指定位置上的元素删除，考虑到需要复制底层数组，所以时间复杂度为
。
public E remove(int index) { Objects.checkIndex(index, size); final Object[] es = elementData; @SuppressWarnings("unchecked") E oldValue = (E) es[index]; fastRemove(es, index); return oldValue;}private void fastRemove(Object[] es, int i) { modCount++; final int newSize; if ((newSize = size - 1) > i) System.arraycopy(es, i + 1, es, i, newSize - i); es[size = newSize] = null;}
对于 LinkedList 来说：
1）get(int index) 方法的时间复杂度为
，因为需要循环遍历整个链表。
public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item;}LinkedList.Node<E> node(int index) { // assert isElementIndex(index); if (index < (size >> 1)) { LinkedList.Node<E> x = first; for (int i = 0; i < index; i++) x = x.next; return x; } else { LinkedList.Node<E> x = last; for (int i = size - 1; i > index; i--) x = x.prev; return x; }}
下标小于链表长度的一半时，从前往后遍历；否则从后往前遍历，这样从理论上说，就节省了一半的时间。
如果下标为 0 或者 list.size() - 1 的话，时间复杂度为
。这种情况下，可以使用 getFirst() 和 getLast() 方法。
public E getFirst() { final LinkedList.Node<E> f = first; if (f == null) throw new NoSuchElementException(); return f.item;}public E getLast() { final LinkedList.Node<E> l = last; if (l == null) throw new NoSuchElementException(); return l.item;}
first 和 last 在链表中是直接存储的，所以时间复杂度为
。
2）add(E e) 方法默认将元素添加到链表末尾，所以时间复杂度为
。
public boolean add(E e) { linkLast(e); return true;}void linkLast(E e) { final LinkedList.Node<E> l = last; final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(l, e, null); last = newNode; if (l == null) first = newNode; else l.next = newNode; size++; modCount++;}
3）add(int index, E element) 方法将新的元素插入到指定的位置，需要先通过遍历查找这个元素，然后再进行插入，所以时间复杂度为
。
public void add(int index, E element) { checkPositionIndex(index); if (index == size) linkLast(element); else linkBefore(element, node(index));}
如果下标为 0 或者 list.size() - 1 的话，时间复杂度为
。这种情况下，可以使用 addFirst() 和 addLast() 方法。
public void addFirst(E e) { linkFirst(e);}private void linkFirst(E e) { final LinkedList.Node<E> f = first; final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(null, e, f); first = newNode; if (f == null) last = newNode; else f.prev = newNode; size++; modCount++;}
linkFirst() 只需要对 first 进行更新即可。
public void addLast(E e) { linkLast(e);}void linkLast(E e) { final LinkedList.Node<E> l = last; final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(l, e, null); last = newNode; if (l == null) first = newNode; else l.next = newNode; size++; modCount++;}
linkLast() 只需要对 last 进行更新即可。
需要注意的是，有些文章里面说，LinkedList 插入元素的时间复杂度近似
，其实是有问题的，因为 add(int index, E element) 方法在插入元素的时候会调用 node(index) 查找元素，该方法之前我们之间已经确认过了，时间复杂度为
，即便随后调用 linkBefore() 方法进行插入的时间复杂度为
，总体上的时间复杂度仍然为
才对。
void linkBefore(E e, LinkedList.Node<E> succ) { // assert succ != null; final LinkedList.Node<E> pred = succ.prev; final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(pred, e, succ); succ.prev = newNode; if (pred == null) first = newNode; else pred.next = newNode; size++; modCount++;}
4）remove(int index) 方法将指定位置上的元素删除，考虑到需要调用 node(index) 方法查找元素，所以时间复杂度为
。
public E remove(int index) { checkElementIndex(index); return unlink(node(index));}E unlink(LinkedList.Node<E> x) { // assert x != null; final E element = x.item; final LinkedList.Node<E> next = x.next; final LinkedList.Node<E> prev = x.prev; if (prev == null) { first = next; } else { prev.next = next; x.prev = null; } if (next == null) { last = prev; } else { next.prev = prev; x.next = null; } x.item = null; size--; modCount++; return element;}
通过时间复杂度的比较，以及源码的分析，我相信大家在选择的时候就有了主意，对吧？
需要注意的是，如果列表很大很大，ArrayList 和 LinkedList 在内存的使用上也有所不同。LinkedList 的每个元素都有更多开销，因为要存储上一个和下一个元素的地址。ArrayList 没有这样的开销。
查询的时候，ArrayList 比 LinkedList 快，这是毋庸置疑的；插入和删除的时候，LinkedList 因为要遍历列表，所以并不比 ArrayList 更快。反而 ArrayList 更轻量级，不需要在每个元素上维护上一个和下一个元素的地址。
但是，请注意，如果 ArrayList 在增删改的时候涉及到大量的数组复制，效率就另当别论了，因为这个过程相当的耗时。
对于初学者来说，一般不会涉及到百万级别的数据操作，如果真的不知道该用 ArrayList 还是 LinkedList，就无脑选择 ArrayList 吧！
这是《Java 程序员进阶之路》专栏的第 60 篇。Java 程序员进阶之路，风趣幽默、通俗易懂，对 Java 初学者极度友好和舒适😘，内容包括但不限于 Java 语法、Java 集合框架、Java IO、Java 并发编程、Java 虚拟机等核心知识点，目前已连载 60 篇。
点击上方名片，发送消息「03」 就可以获取《Java 程序员进阶之路》的 PDF 版了，非常硬核。
PS：上文是之前我发表在知乎上的一个回答，没想到评论区异常激烈，有支持我观点的，当然也有反对的，不过都挺硬核的。
https://www.zhihu.com/question/354586366/answer/1961297267
大家可以结合起来看，在留言区给出自己的观点和思考。