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

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

其他回答

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。

是的,我知道,这是一个古老的问题,但我会投入我的两分钱:

LinkedList在性能方面几乎总是错误的选择。有一些非常具体的算法需要LinkedList,但这些算法非常非常罕见,并且该算法通常具体取决于LinkedLists在使用ListIterator导航到列表中间后相对快速地插入和删除元素的能力。

有一个常见的用例LinkedList优于ArrayList:队列。但是,如果您的目标是性能,那么您也应该考虑使用ArrayBlockingQueue(如果您可以提前确定队列大小的上限,并且能够提前分配所有内存),而不是LinkedList,或者使用CircularArray实现。(是的,它来自2001年,因此您需要对其进行一般化,但我得到的性能比与最近一篇JVM文章中引用的性能比相当)

我的经验法则是,如果我需要一个集合(即不需要是一个列表),那么如果你事先知道大小,或者可以自信地知道大小,或知道它不会有太大变化,那么就使用ArrayList。如果您需要随机访问(即使用get(index)),请避免LinkedList。基本上,只有当您不需要索引访问并且不知道正在分配的集合的(近似)大小时,才使用LinkedList。此外,如果您要进行大量添加和删除(再次通过Collection接口),则LinkedList可能更可取。

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。

ArrayList是您想要的。LinkedList几乎总是一个(性能)bug。

为什么LinkedList很糟糕:

它使用了大量小内存对象,因此影响了整个过程的性能。许多小对象不利于缓存位置。任何索引操作都需要遍历,即具有O(n)性能。这在源代码中并不明显,导致算法O(n)比使用ArrayList时慢。获得好的表现是很棘手的。即使big-O性能与ArrayList相同,它也可能会明显变慢。在源代码中看到LinkedList很刺耳,因为它可能是错误的选择。