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在我们的开发中,List接口是最常见不过,而且我们几乎每天都在用ArrayList或者LinkedList,但是细心的同学有没有发现,ArrayList中实现了RandomAccess接口,而LinkedList却没有实现RandomAccess接口,这是为什么呢?

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

RandomAccess接口中是空的,RandomAccess接口又是什么呢?

public interface RandomAccess {
}

RandomAccess接口

RandomAccess是一个标记接口,官方解释是只要List实现这个接口,就能支持快速随机访问。而什么是随机访问呢?接下来我们来举例说明。

Collections是集合的一个工具类,我们看一下Collections源码中的二分搜索方法。

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);
}

在源码中可以看出,判断list是否是RandomAccess的实例,如果是,则执行indexedBinarySearch方法,如果不是,则执行iteratorBinarySearch方法。接下来看一下这两个方法。

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
}
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
}

上述两个方法的源码表示,实现了RandomAccess接口的List使用索引遍历,而未实现RandomAccess接口的List使用迭代器遍历。那么为什么要这么设计呢? 既然涉及到二分搜索的遍历操作,那么现在我们来分析一下ArrayList和LinkedList遍历元素的性能如何?

public class CollectionTest {
public static void main(String[] args){
long arrayListIndexedTime = arrayListIndexed();
long arrayListIteratorTime = arrayListIterator();
long linkedListIndexedTime = linkedListIndexed();
long linkedListIteratorTime = linkedListIterator();
System.out.println("测试ArrayList通过for遍历所消耗时间:" + arrayListIndexedTime);
System.out.println("测试ArrayList通过iterator遍历所消耗时间:" + arrayListIteratorTime);
System.out.println("测试LinkedList通过for遍历所消耗时间:" + linkedListIndexedTime);
System.out.println("测试LinkedList通过iterator遍历所消耗时间:" + linkedListIteratorTime);
}

//测试ArrayList通过for遍历所消耗时间
public static long arrayListIndexed() {
List<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
arrayList.add(i);
}
//记录开始时间
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {
arrayList.get(i);
}
//记录结束时间
long endTime = System.currentTimeMillis();
//遍历消耗时间
long resultTime = endTime - startTime;
return resultTime;
}

//测试ArrayList通过iterator遍历所消耗时间
public static long arrayListIterator() {
List<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
arrayList.add(i);
}
//记录开始时间
long startTime = System.currentTimeMillis();
Iterator<Integer> iterator = arrayList.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
iterator.next();
}
//记录结束时间
long endTime = System.currentTimeMillis();
//遍历消耗时间
long resultTime = endTime - startTime;
return resultTime;
}

//测试LinkedList通过for遍历所消耗时间
public static long linkedListIndexed() {
List<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
linkedList.add(i);
}
//记录开始时间
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {
linkedList.get(i);
}
//记录结束时间
long endTime = System.currentTimeMillis();
//遍历消耗时间
long resultTime = endTime - startTime;
return resultTime;
}

//测试LinkedList通过iterator遍历所消耗时间
public static long linkedListIterator() {
List<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
linkedList.add(i);
}
//记录开始时间
long startTime = System.currentTimeMillis();
Iterator<Integer> iterator = linkedList.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
iterator.next();
}
//记录结束时间
long endTime = System.currentTimeMillis();
//遍历消耗时间
long resultTime = endTime - startTime;
return resultTime;
}
}

测试结果如下

测试ArrayList通过for遍历所消耗时间:1
测试ArrayList通过iterator遍历所消耗时间:2
测试LinkedList通过for遍历所消耗时间:47
测试LinkedList通过iterator遍历所消耗时间:1

我们来分析一下测试结果:ArrayList通过for遍历比通过iterator遍历要稍快,LinkedList通过iterator遍历比通过for遍历要快。

所以说在我们的应用中,要考虑使用List接口的哪种实现类,可以更好更高效的满足实际场景需求。所以在这里通过实现RandomAccess接口来区分List的哪种实现类。

总结

最后总结一句话:实现RandomAccess接口的List可以通过for循环来遍历数据比使用iterator遍历数据更高效,未实现RandomAccess接口的List可以通过iterator遍历数据比使用for循环来遍历数据更高效。

文章目录
  1. 1. RandomAccess接口
  2. 2. 总结