我一直是一个简单使用的人:

List<String> names = new ArrayList<>();

我使用接口作为可移植性的类型名称,这样当我问类似这样的问题时,我就可以修改代码。

LinkedList何时应用于ArrayList,反之亦然?


当前回答

ArrayList中的get(i)操作比LinkedList更快,因为:ArrayList:List接口的可调整大小的数组实现LinkedList:list和Deque接口的双重链接列表实现

索引到列表中的操作将从开始或结束遍历列表,以更接近指定索引的为准。

其他回答

这是一个效率问题。LinkedList添加和删除元素很快,但访问特定元素很慢。ArrayList访问特定元素的速度很快,但添加到两端的速度可能很慢,尤其是删除在中间的速度慢。

Array vs ArrayList vs LinkedList vs Vector更深入,同样如此链接列表。

ArrayList是可随机访问的,而LinkedList扩展和删除元素非常便宜。在大多数情况下,ArrayList都可以。

除非您创建了大量列表并测量了瓶颈,否则您可能永远不需要担心差异。

TL;DR由于现代计算机体系结构,ArrayList对于几乎所有可能的用例都将显著提高效率,因此除了一些非常独特和极端的情况外,应避免使用LinkedList。


理论上,LinkedList的add(E元素)有一个O(1)

此外,在列表中间添加元素应该非常有效。

实践非常不同,因为LinkedList是一个缓存敌对数据结构。从性能POV来看,LinkedList很少比缓存友好的ArrayList性能更好。

以下是在随机位置插入元素的基准测试结果。如您所见,数组列表效率更高,但理论上,每次在列表中间插入都需要“移动”数组后面的n个元素(值越低越好):

使用新一代硬件(更大、更高效的缓存),结果更为确凿:

LinkedList需要更多的时间来完成相同的任务。源源代码

这主要有两个原因:

主要是LinkedList的节点在内存中随机分布。RAM(“随机存取存储器”)不是真正随机的,需要将内存块提取到缓存中。此操作需要时间,并且当此类提取频繁发生时,缓存中的内存页需要一直被替换->缓存未命中->缓存效率不高。ArrayList元素存储在连续内存中——这正是现代CPU架构正在优化的目标。Secondary LinkedList需要保留/转发指针,这意味着与ArrayList相比,每个存储值的内存消耗是3倍。

顺便说一句,DynamicIntArray是一个自定义ArrayList实现,它保存Int(原始类型)而不是Object,因此所有数据都是相邻存储的,因此效率更高。

需要记住的一个关键因素是,获取存储块的成本比访问单个存储单元的成本更重要。这就是为什么读卡器1MB的顺序存储器比从不同内存块读取此数据量快x400倍的原因:

Latency Comparison Numbers (~2012)
----------------------------------
L1 cache reference                           0.5 ns
Branch mispredict                            5   ns
L2 cache reference                           7   ns                      14x L1 cache
Mutex lock/unlock                           25   ns
Main memory reference                      100   ns                      20x L2 cache, 200x L1 cache
Compress 1K bytes with Zippy             3,000   ns        3 us
Send 1K bytes over 1 Gbps network       10,000   ns       10 us
Read 4K randomly from SSD*             150,000   ns      150 us          ~1GB/sec SSD
Read 1 MB sequentially from memory     250,000   ns      250 us
Round trip within same datacenter      500,000   ns      500 us
Read 1 MB sequentially from SSD*     1,000,000   ns    1,000 us    1 ms  ~1GB/sec SSD, 4X memory
Disk seek                           10,000,000   ns   10,000 us   10 ms  20x datacenter roundtrip
Read 1 MB sequentially from disk    20,000,000   ns   20,000 us   20 ms  80x memory, 20X SSD
Send packet CA->Netherlands->CA    150,000,000   ns  150,000 us  150 ms

来源:每个程序员都应该知道的延迟数

为了让这一点更加清晰,请检查在列表开头添加元素的基准。这是一个用例,从理论上讲,LinkedList应该非常出色,而ArrayList应该呈现出糟糕甚至更糟糕的用例结果:

注意:这是C++标准库的一个基准测试,但我以前的经验表明C++和Java的结果非常相似。源代码

复制连续的大量内存是一种由现代CPU改变理论优化的操作,实际上也使ArrayList/Vector更加高效


致谢:这里发布的所有基准都是由Kjell Hedström创建的。在他的博客上可以找到更多的数据

1) 基础数据结构

ArrayList和LinkedList之间的第一个区别在于,ArrayList由Array支持,而LinkedList由LinkedList支持。这将导致性能的进一步差异。

2) LinkedList实现Deque

ArrayList和LinkedList之间的另一个区别是,除了List接口之外,LinkedList还实现了Deque接口,该接口为add()和poll()以及其他几个Deque函数提供先进先出操作。3) 在ArrayList中添加元素如果不触发Array的重新调整大小,则在ArrayList中添加元素是O(1)操作,在这种情况下,它变为O(log(n))。另一方面,在LinkedList中添加一个元素则是O(2)操作,因为它不需要任何导航。

4) 从位置移除元素

为了从特定索引中删除元素,例如通过调用remove(index),ArrayList执行复制操作,使其接近O(n),而LinkedList需要遍历到该点,这也使其成为O(n/2),因为它可以根据接近度从任意方向遍历。

5) 遍历ArrayList或LinkedList

迭代是LinkedList和ArrayList的O(n)操作,其中n是元素的数量。

6) 从位置检索元素

get(index)操作在ArrayList中为O(1),而在LinkedList中为其O(n/2),因为它需要遍历该条目。虽然,在大O符号中,O(n/2)只是O(n),因为我们忽略了那里的常数。

7) 内存

LinkedList使用一个包装对象Entry,这是一个静态嵌套类,用于存储数据和下一个和上一个节点,而ArrayList只在Array中存储数据。

因此,除了Array在将内容从一个Array复制到另一个Array时执行重新调整大小操作的情况外,ArrayList的内存需求似乎比LinkedList少。

如果Array足够大,那么此时可能会占用大量内存并触发垃圾收集,这会降低响应时间。

从ArrayList与LinkedList之间的所有差异来看,ArrayList在几乎所有情况下都是比LinkedList更好的选择,除非您经常执行add()操作而不是remove()或get()操作。

修改链接列表比修改ArrayList更容易,尤其是当您从开始或结束处添加或删除元素时,因为链接列表内部保留了这些位置的引用,并且可以在O(1)时间内访问。

换句话说,您不需要遍历链接列表就可以到达要添加元素的位置,在这种情况下,添加就变成了O(n)操作。例如,在链接列表中间插入或删除元素。

在我看来,在Java中,使用ArrayList而不是LinkedList来实现大多数实际用途。

这取决于您将在列表中执行更多操作。

ArrayList访问索引值更快。插入或删除对象时,情况更糟。

要了解更多信息,请阅读任何关于数组和链接列表之间区别的文章。