Java Collections Framework(JCF) 是Java SE中一个基本的类集,几乎所有的项目都会用到,其中的List 则是JCF中最最常用的一个接口。围绕List 接口,有很多实现,诸如常用的ArrayList 、LinkedList 、Vector 、Stack ,还有Java5之后引入的CopyOnWriteArrayList ,也有不少List 的开源实现,如Apache commons-collections中的各类List
这么多的List 实现,如何选择?他们的运行效率具体怎样?本篇文章将用具体的代码来检测其中最最常用的一些List 实现
主要测试对象:
java.util.ArrayList;
java.util.LinkedList;
java.util.Stack;
java.util.Vector;
java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
org.apache.commons.collections.FastArrayList;
org.apache.commons.collections.list.TreeList;
测试用例:
1.测试List
1.1顺序添加
1.2随机插入
1.3随机删除
1.4随机访问
1.5随机更新
1.5顺序迭代
1.6for顺序迭代
2.测试List 在三种情况下的排序效率
2.1初始时List 中元素已从小到大有序排列(最优情况)
2.2初始时List 中元素已从大到小有序排列(最差情况)
2.3初始时List 中元素随机排列,无序
3.测试List 互相转换的效率
3.1转化为TreeList
3.2转化为ArrayList
3.3转化为LinkedList
3.4转化为CopyOnWriteArrayList
3.5转化为Vector
测试代码:
import static java.lang.System.out;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;
import java.util.Vector;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
import org.apache.commons.collections.FastArrayList;
import org.apache.commons.collections.list.TreeList;
import org.apache.commons.lang.StringUtils;
import org.apache.commons.lang.time.StopWatch;
@SuppressWarnings("unchecked")
public class ListPerformance {
public static void main(String[] args) {
ListPerformance test = new ListPerformance(10 * 10000);
out.print(StringUtils.center("Test List Performance: loop=" + test.loop, 80, '-'));
out.printf("\n ssssssss", "", "add", "insert", "remove", "get", "set",
"iterator","for");
test.benchmark(new FastArrayList());
test.benchmark(new TreeList());
test.benchmark(new ArrayList());
test.benchmark(new LinkedList());
test.benchmark(new CopyOnWriteArrayList());
test.benchmark(new Vector());
test.benchmark(new Stack());
//2.测试排序
out.print("\n\n");
out.print(StringUtils.center("Test List sort Performance: loop=" + test.loop, 80, '-'));
out.printf("\n ssss", "", "optimize", "worst", "random");
test.benchmarkSort(new FastArrayList());
test.benchmarkSort(new TreeList());
test.benchmarkSort(new ArrayList());
test.benchmarkSort(new LinkedList());
//test.benchmarkSort(new CopyOnWriteArrayList());//UnsupportedOperationException
test.benchmarkSort(new Vector());
test.benchmarkSort(new Stack());
//3.测试各种数据结构间转化
out.print("\n\n");
out.print(StringUtils.center("Test List convert Performance: loop=" + test.loop, 80, '-'));
out.printf("\n ssssss", "", "Tree", "Array", "Linked", "CopyOnWrite",
"Vector");
test.benchmarkConvert(new FastArrayList());
test.benchmarkConvert(new TreeList());
test.benchmarkConvert(new ArrayList());
test.benchmarkConvert(new LinkedList());
test.benchmarkConvert(new CopyOnWriteArrayList());
}
private int loop = 10000;
public ListPerformance(int loop) {
this.loop = loop;
}
public void benchmark(List list) {
out.printf("\n s", list.getClass().getSimpleName());
int j;
StopWatch watch = null;
//1.测试顺序性能(Add)
(watch = new StopWatch()).start();
for (int i = 0; i < loop; i++) {
list.add(new Integer(i));
}
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
//2.测试随机插入性能(Random insert)
(watch = new StopWatch()).start();
for (int i = 0; i < loop; i++) {
j = (int) (Math.random() * loop);
list.add(j, new Integer(-j));
}
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
//3.测试随机索引删除(Random remove)
(watch = new StopWatch()).start();
for (int i = 0; i < loop; i++) {
j = (int) (Math.random() * loop);
list.remove(j);
}
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
//4.测试随机取数性能(Random get)
(watch = new StopWatch()).start();
for (int i = 0; i < loop; i++) {
j = (int) (Math.random() * loop);
list.get(j);
}
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
//5.测试随机更新性能(Random set)
(watch = new StopWatch()).start();
for (int i = 0; i < loop; i++) {
j = (int) (Math.random() * loop);
list.set(j, j);
}
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
//6.测试迭代性能(Iterator)
(watch = new StopWatch()).start();
Iterator<Object> iter = list.iterator();
while (iter.hasNext()) {
iter.next();
}
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
//7.测试迭代性能(Iterator)
(watch = new StopWatch()).start();
// Iterator<Object> iter = list.iterator();
for (Object obj : list) {
}
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
}
public void benchmarkConvert(List list) {
out.printf("\n s", list.getClass().getSimpleName());
StopWatch watch = null;
//1.转TreeList
(watch = new StopWatch()).start();
new TreeList(list);
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
//2.转ArrayList
(watch = new StopWatch()).start();
new ArrayList(list);
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
//3.转LinkedList
(watch = new StopWatch()).start();
new LinkedList(list);
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
//4.转CopyOnWriteArrayList
(watch = new StopWatch()).start();
new CopyOnWriteArrayList(list);
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
//5.转Vector
(watch = new StopWatch()).start();
new Vector(list);
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
}
public void benchmarkSort(List list) {
out.printf("\n s", list.getClass().getSimpleName());
StopWatch watch = null;
//1.顺序List
for (int i = 0; i < loop; i++) {
list.add(new Integer(i));
}
(watch = new StopWatch()).start();
Collections.sort(list);
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
//2.逆序List
for (int i = loop - 1; i > 0; i--) {
list.add(new Integer(i));
}
(watch = new StopWatch()).start();
Collections.sort(list);
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
//3.随机顺序List
for (int i = 0, j = 0; i < loop; i++) {
j = (int) (Math.random() * loop);
list.add(new Integer(j));
}
(watch = new StopWatch()).start();
Collections.sort(list);
watch.stop();
out.printf("d", watch.getTime());
}
}
测试结果:
-----------------------Test List Performance: loop=100000-----------------------
add insert remove get set iterator for
FastArrayList 31 16344 16312 47 62 0 0
TreeList 156 391 281 109 110 15 0
ArrayList 47 16406 16500 16 47 16 0
LinkedList 15 149719 264203 176125 179406 0 31
CopyOnWriteArrayList 27422 141797 160906 31 65375 0 0
Vector 16 26391 24437 31 47 16 0
Stack 31 25094 22703 31 16 16 0
--------------------Test List sort Performance: loop=100000---------------------
optimize worst random
FastArrayList 31 78 188
TreeList 32 94 343
ArrayList 16 94 172
LinkedList 16 266 219
Vector 15 78 219
Stack 15 94 156
-------------------Test List convert Performance: loop=100000-------------------
Tree Array LinkedCopyOnWrite Vector
FastArrayList 0 0 0 0 0
TreeList 0 0 0 0 0
ArrayList 0 0 0 0 0
LinkedList 0 0 0 0 0
CopyOnWriteArrayList 0 0 0 0 0
结论:
1.随机插入、随机删除操作中,用TreeList 效率最高;
2.在只需要追加、迭代的环境下,LinkedList 效率最高;
3.平均效率来讲,ArrayList 相对平衡,但如果海量随机操作,还是会造成性能瓶颈;
4.CopyOnWriteArrayList 因为线程安全的原因,致使性能降低很多,所以慎用;
5.Vector 没有传说中那么低的效率;
6.让Stack 来做List 的事可以,不过语义上Stack 不应该做过多的List 的事情;
7.在排序中,ArrayList 具有最好的性能,TreeList 平均性能也不错,LinkedList 的排序效率受元素初始状态的影响很大。
8.各种List 间转换几乎没有时间损耗。
注:增强性for循环其实是对iterator循环的一种简单写法,在编译时增强性for循环会被编译为iterator的for循环写法。在测试结果中两者变现出来的性能有一点相差(不正确,有时变现的快,有时变现的慢一点,可能与其他因素有关系),从理论上说,应该基本一样。
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