Когда использовать LinkedList поверх ArrayList в Java?

Я всегда был один, чтобы просто использовать:

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

Я использую интерфейс в качестве имени типа для переносимости , поэтому, когда я задаю такие вопросы, я могу переделать свой код.

Когда следует LinkedListиспользовать снова ArrayListи наоборот?

Резюме ArrayList с ArrayDequeпредпочтительнее во многих случаях использования, чем LinkedList. Если вы не уверены - просто начните с ArrayList.

LinkedListи ArrayListдве разные реализации интерфейса List. LinkedListреализует его с помощью двусвязного списка. ArrayListреализует его с помощью динамически изменяемого размера массива.

Как и в случае стандартных операций со связанными списками и массивами, различные методы будут иметь разные алгоритмические среды выполнения.

За LinkedList<E>

• get(int index)равно O (n) ( в среднем с n / 4 шагами), но O (1), когда index = 0или index = list.size() - 1(в этом случае вы также можете использовать getFirst()и getLast()). Одно из главных преимуществ LinkedList<E>
• add(int index, E element)равно O (n) ( в среднем с n / 4 шагами), но O (1), когда index = 0или index = list.size() - 1(в этом случае вы также можете использовать addFirst()и addLast()/ add()). Одно из главных преимуществ LinkedList<E>
• remove(int index)равно O (n) ( в среднем с n / 4 шагами), но O (1), когда index = 0или index = list.size() - 1(в этом случае вы также можете использовать removeFirst()и removeLast()). Одно из главных преимуществ LinkedList<E>
• Iterator.remove()является O (1) . Одно из главных преимуществ LinkedList<E>
• ListIterator.add(E element)является O (1) . Одно из главных преимуществ LinkedList<E>

^{Примечание. Многие операции требуют в среднем n / 4 шагов, в лучшем случае постоянное количество шагов (например, index = 0) и n / 2 шагов в худшем случае (середина списка)}

За ArrayList<E>

• get(int index)является O (1) . Главное преимущество ArrayList<E>
• add(E element)является O (1) амортизируется, но О (п) в худшем случае , так как массив должен быть изменен и скопирован
• add(int index, E element)равно O (n) ( в среднем n / 2 шагов)
• remove(int index)равно O (n) ( в среднем n / 2 шагов)
• Iterator.remove()равно O (n) ( в среднем n / 2 шагов)
• ListIterator.add(E element)равно O (n) ( в среднем n / 2 шагов)

^{Примечание. Многие операции требуют в среднем n / 2 шагов, постоянное количество шагов в лучшем случае (конец списка), n шагов в худшем случае (начало списка)}

LinkedList<E>допускает вставки или удаления в постоянное время с использованием итераторов , но только последовательный доступ к элементам. Другими словами, вы можете перемещаться по списку вперед или назад, но нахождение позиции в списке занимает время, пропорциональное размеру списка. Javadoc говорит «операции, индекс в списке будет проходить по списку с начала или конца, в зависимости от того что ближе» , так что эти методы являются O (п) ( п / 4 стадии) в среднем, хотя O (1) для index = 0.

ArrayList<E>с другой стороны, разрешить быстрый произвольный доступ для чтения, так что вы можете получить любой элемент за постоянное время. Но добавление или удаление из любого места, кроме конца, требует сдвига всех последних элементов, чтобы сделать отверстие или заполнить пробел. Кроме того , если добавить больше элементов , чем емкость основного массива, новый массив ( в 1,5 раза больше) выделяется, и старый массив копируется в новую, так что добавление к ArrayListявляется О (п) в худшем случай, но постоянный в среднем.

Таким образом, в зависимости от операций, которые вы намереваетесь выполнить, вы должны выбрать соответствующие реализации. Перебор любого из списков практически одинаково дешев. (Итерирование по ArrayListтехнически быстрее, но если вы не делаете что-то действительно чувствительное к производительности, вам не стоит об этом беспокоиться - они оба константы.)

Основные преимущества использования LinkedListвозникают при повторном использовании существующих итераторов для вставки и удаления элементов. Эти операции затем можно выполнить в O (1) , изменив список только локально. В списке массивов остаток массива необходимо переместить (т.е. скопировать). С другой стороны, поиск в LinkedListсредствах, следующих за ссылками в O (n) ( n / 2 шага) для наихудшего случая, тогда как в ArrayListжелаемой позиции можно вычислить математически и получить доступ в O (1) .

Еще одно преимущество использования LinkedListвозникает, когда вы добавляете или удаляете из заголовка списка, так как эти операции O (1) , в то время как они O (n) для ArrayList. Обратите внимание, что ArrayDequeможет быть хорошей альтернативой LinkedListдля добавления и удаления из головы, но это не так List.

Кроме того, если у вас большие списки, имейте в виду, что использование памяти также отличается. Каждый элемент LinkedListимеет больше издержек, так как указатели на следующий и предыдущий элементы также сохраняются. ArrayListsне надо накладных расходов Однако ArrayListsзанимайте столько памяти, сколько выделено для емкости, независимо от того, были ли элементы фактически добавлены.

Начальная емкость по умолчанию ArrayListдовольно мала (10 из Java 1.4 - 1.8). Но поскольку базовая реализация представляет собой массив, размер массива должен быть изменен, если вы добавите много элементов. Чтобы избежать высокой стоимости изменения размера, когда вы знаете, что собираетесь добавить много элементов, создайте ArrayListболее высокую начальную емкость.

До сих пор, похоже, никто не обращал внимания на объем памяти каждого из этих списков, кроме общего консенсуса о том, что LinkedList«намного больше», чемArrayList поэтому я сделал некоторое сжатие чисел, чтобы продемонстрировать, насколько точно оба списка занимают N пустых ссылок.

Поскольку в их относительных системах ссылки бывают 32- или 64-битными (даже если они равны нулю), я включил 4 набора данных для 32- и 64-битных LinkedListsи ArrayLists.

Примечание . Размеры, показанные для ArrayListлиний, предназначены для усеченных списков. На практике емкость вспомогательного массива ArrayListобычно больше, чем его текущее число элементов.

Примечание 2: (спасибо BeeOnRope) Поскольку CompressedOops теперь используется по умолчанию начиная с середины JDK6 и выше, приведенные ниже значения для 64-битных машин будут в основном соответствовать их 32-битным аналогам, если, конечно, вы специально не отключите его.

Результат ясно показывает, что LinkedListэто намного больше ArrayList, особенно с очень большим количеством элементов. Если память является фактором, держитесь подальше LinkedLists.

Формулы, которые я использовал, следуют, дайте мне знать, если я сделал что-то не так, и я исправлю это. «b» - это 4 или 8 для 32- или 64-разрядных систем, а «n» - количество элементов. Обратите внимание, что причина для модов в том, что все объекты в java будут занимать кратное 8 байт пространство независимо от того, все они используются или нет.

ArrayList:

ArrayList object header + size integer + modCount integer + array reference + (array oject header + b * n) + MOD(array oject, 8) + MOD(ArrayList object, 8) == 8 + 4 + 4 + b + (12 + b * n) + MOD(12 + b * n, 8) + MOD(8 + 4 + 4 + b + (12 + b * n) + MOD(12 + b * n, 8), 8)

LinkedList:

LinkedList object header + size integer + modCount integer + reference to header + reference to footer + (node object overhead + reference to previous element + reference to next element + reference to element) * n) + MOD(node object, 8) * n + MOD(LinkedList object, 8) == 8 + 4 + 4 + 2 * b + (8 + 3 * b) * n + MOD(8 + 3 * b, 8) * n + MOD(8 + 4 + 4 + 2 * b + (8 + 3 * b) * n + MOD(8 + 3 * b, 8) * n, 8)

ArrayListэто то, что вы хотите. LinkedListпочти всегда ошибка (производительность).

Почему LinkedListотстой:

• Он использует множество небольших объектов памяти и, следовательно, влияет на производительность всего процесса.
• Множество мелких объектов плохо влияют на локальность кэша.
• Любая индексированная операция требует обхода, то есть имеет производительность O (n). Это неочевидно в исходном коде, что приводит к тому, что алгоритмы O (n) работают медленнее, чем при ArrayListиспользовании.
• Получить хорошую производительность сложно.
• Даже когда производительность big-O такая же, как ArrayListона, она все равно будет значительно медленнее.
• Это неприятно видеть LinkedListв источнике, потому что это, вероятно, неправильный выбор.

Как человек, который занимается проектированием производительности в очень крупномасштабных веб-сервисах SOA около десяти лет, я бы предпочел поведение LinkedList, а не ArrayList. Хотя постоянная пропускная способность LinkedList хуже и, следовательно, может привести к покупке большего количества оборудования, поведение ArrayList под давлением может привести к тому, что приложения в кластере будут расширять свои массивы почти синхронно, а для больших размеров массива может привести к отсутствию отзывчивости. в приложении и отключении, находясь под давлением, что является катастрофическим поведением.

Точно так же вы можете получить лучшую пропускную способность в приложении из стандартного сборщика мусора с пропускной способностью по умолчанию, но как только вы получите java-приложения с кучей 10 ГБ, вы можете заблокировать приложение на 25 секунд во время полного GC, что приводит к таймаутам и сбоям в приложениях SOA и дует ваши SLA, если это происходит слишком часто. Даже если сборщик CMS потребляет больше ресурсов и не достигает той же исходной пропускной способности, это гораздо лучший выбор, поскольку он имеет более предсказуемую и меньшую задержку.

ArrayList - лучший выбор для производительности, если все, что вы подразумеваете под производительностью, это пропускная способность и вы можете игнорировать задержки. По своему опыту на работе я не могу игнорировать задержку в худшем случае.

Algorithm           ArrayList   LinkedList
seek front            O(1)         O(1)
seek back             O(1)         O(1)
seek to index         O(1)         O(N)
insert at front       O(N)         O(1)
insert at back        O(1)         O(1)
insert after an item  O(N)         O(1)

Алгоритмы: большие обозначения

ArrayLists хороши для записи один раз для чтения или добавления, но плохо подходят для добавления / удаления спереди или посередине.

Да, я знаю, это древний вопрос, но я добавлю два моих цента:

LinkedList - почти всегда неправильный выбор с точки зрения производительности. Есть несколько очень специфических алгоритмов, для которых требуется LinkedList, но они очень, очень редки, и алгоритм обычно будет конкретно зависеть от способности LinkedList относительно быстро вставлять и удалять элементы в середине списка, как только вы перейдете туда с ListIterator.

Существует один общий случай использования, в котором LinkedList превосходит ArrayList: это очереди. Однако, если ваша цель - производительность, вместо LinkedList вы также должны рассмотреть возможность использования ArrayBlockingQueue (если вы можете заранее определить верхнюю границу размера очереди и можете позволить себе выделять всю память заранее) или эту реализацию CircularArrayList , (Да, это с 2001 года, поэтому вам нужно будет его обобщить, но я получил сопоставимые коэффициенты производительности с тем, что только что цитировалось в статье в недавней JVM)

Это вопрос эффективности. LinkedListбыстр для добавления и удаления элементов, но медленный доступ к определенному элементу. ArrayListбыстро для доступа к определенному элементу, но может быть медленным, чтобы добавить к любому концу, и особенно медленно, чтобы удалить в середине.

Массив vs ArrayList vs LinkedList vs Vector более детален, как и Linked List .

Верно или неправильно: Пожалуйста, выполните тест на месте и решите сами!

Редактировать / Удалить быстрее, LinkedListчем ArrayList.

ArrayList, поддерживаемый Array, который должен быть вдвое больше, хуже в приложениях большого объема.

Ниже приведен результат модульного теста для каждой операции. Время указывается в наносекундах.

Operation                       ArrayList                      LinkedList  

AddAll   (Insert)               101,16719                      2623,29291 

Add      (Insert-Sequentially)  152,46840                      966,62216

Add      (insert-randomly)      36527                          29193

remove   (Delete)               20,56,9095                     20,45,4904

contains (Search)               186,15,704                     189,64,981

Вот код:

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;

import java.util.*;

public class ArrayListVsLinkedList {
    private static final int MAX = 500000;
    String[] strings = maxArray();

    ////////////// ADD ALL ////////////////////////////////////////
    @Test
    public void arrayListAddAll() {
        Watch watch = new Watch();
        List<String> stringList = Arrays.asList(strings);
        List<String> arrayList = new ArrayList<String>(MAX);

        watch.start();
        arrayList.addAll(stringList);
        watch.totalTime("Array List addAll() = ");//101,16719 Nanoseconds
    }

    @Test
    public void linkedListAddAll() throws Exception {
        Watch watch = new Watch();
        List<String> stringList = Arrays.asList(strings);

        watch.start();
        List<String> linkedList = new LinkedList<String>();
        linkedList.addAll(stringList);
        watch.totalTime("Linked List addAll() = ");  //2623,29291 Nanoseconds
    }

    //Note: ArrayList is 26 time faster here than LinkedList for addAll()

    ///////////////// INSERT /////////////////////////////////////////////
    @Test
    public void arrayListAdd() {
        Watch watch = new Watch();
        List<String> arrayList = new ArrayList<String>(MAX);

        watch.start();
        for (String string : strings)
            arrayList.add(string);
        watch.totalTime("Array List add() = ");//152,46840 Nanoseconds
    }

    @Test
    public void linkedListAdd() {
        Watch watch = new Watch();

        List<String> linkedList = new LinkedList<String>();
        watch.start();
        for (String string : strings)
            linkedList.add(string);
        watch.totalTime("Linked List add() = ");  //966,62216 Nanoseconds
    }

    //Note: ArrayList is 9 times faster than LinkedList for add sequentially

    /////////////////// INSERT IN BETWEEN ///////////////////////////////////////

    @Test
    public void arrayListInsertOne() {
        Watch watch = new Watch();
        List<String> stringList = Arrays.asList(strings);
        List<String> arrayList = new ArrayList<String>(MAX + MAX / 10);
        arrayList.addAll(stringList);

        String insertString0 = getString(true, MAX / 2 + 10);
        String insertString1 = getString(true, MAX / 2 + 20);
        String insertString2 = getString(true, MAX / 2 + 30);
        String insertString3 = getString(true, MAX / 2 + 40);

        watch.start();

        arrayList.add(insertString0);
        arrayList.add(insertString1);
        arrayList.add(insertString2);
        arrayList.add(insertString3);

        watch.totalTime("Array List add() = ");//36527
    }

    @Test
    public void linkedListInsertOne() {
        Watch watch = new Watch();
        List<String> stringList = Arrays.asList(strings);
        List<String> linkedList = new LinkedList<String>();
        linkedList.addAll(stringList);

        String insertString0 = getString(true, MAX / 2 + 10);
        String insertString1 = getString(true, MAX / 2 + 20);
        String insertString2 = getString(true, MAX / 2 + 30);
        String insertString3 = getString(true, MAX / 2 + 40);

        watch.start();

        linkedList.add(insertString0);
        linkedList.add(insertString1);
        linkedList.add(insertString2);
        linkedList.add(insertString3);

        watch.totalTime("Linked List add = ");//29193
    }


    //Note: LinkedList is 3000 nanosecond faster than ArrayList for insert randomly.

    ////////////////// DELETE //////////////////////////////////////////////////////
    @Test
    public void arrayListRemove() throws Exception {
        Watch watch = new Watch();
        List<String> stringList = Arrays.asList(strings);
        List<String> arrayList = new ArrayList<String>(MAX);

        arrayList.addAll(stringList);
        String searchString0 = getString(true, MAX / 2 + 10);
        String searchString1 = getString(true, MAX / 2 + 20);

        watch.start();
        arrayList.remove(searchString0);
        arrayList.remove(searchString1);
        watch.totalTime("Array List remove() = ");//20,56,9095 Nanoseconds
    }

    @Test
    public void linkedListRemove() throws Exception {
        Watch watch = new Watch();
        List<String> linkedList = new LinkedList<String>();
        linkedList.addAll(Arrays.asList(strings));

        String searchString0 = getString(true, MAX / 2 + 10);
        String searchString1 = getString(true, MAX / 2 + 20);

        watch.start();
        linkedList.remove(searchString0);
        linkedList.remove(searchString1);
        watch.totalTime("Linked List remove = ");//20,45,4904 Nanoseconds
    }

    //Note: LinkedList is 10 millisecond faster than ArrayList while removing item.

    ///////////////////// SEARCH ///////////////////////////////////////////
    @Test
    public void arrayListSearch() throws Exception {
        Watch watch = new Watch();
        List<String> stringList = Arrays.asList(strings);
        List<String> arrayList = new ArrayList<String>(MAX);

        arrayList.addAll(stringList);
        String searchString0 = getString(true, MAX / 2 + 10);
        String searchString1 = getString(true, MAX / 2 + 20);

        watch.start();
        arrayList.contains(searchString0);
        arrayList.contains(searchString1);
        watch.totalTime("Array List addAll() time = ");//186,15,704
    }

    @Test
    public void linkedListSearch() throws Exception {
        Watch watch = new Watch();
        List<String> linkedList = new LinkedList<String>();
        linkedList.addAll(Arrays.asList(strings));

        String searchString0 = getString(true, MAX / 2 + 10);
        String searchString1 = getString(true, MAX / 2 + 20);

        watch.start();
        linkedList.contains(searchString0);
        linkedList.contains(searchString1);
        watch.totalTime("Linked List addAll() time = ");//189,64,981
    }

    //Note: Linked List is 500 Milliseconds faster than ArrayList

    class Watch {
        private long startTime;
        private long endTime;

        public void start() {
            startTime = System.nanoTime();
        }

        private void stop() {
            endTime = System.nanoTime();
        }

        public void totalTime(String s) {
            stop();
            System.out.println(s + (endTime - startTime));
        }
    }


    private String[] maxArray() {
        String[] strings = new String[MAX];
        Boolean result = Boolean.TRUE;
        for (int i = 0; i < MAX; i++) {
            strings[i] = getString(result, i);
            result = !result;
        }
        return strings;
    }

    private String getString(Boolean result, int i) {
        return String.valueOf(result) + i + String.valueOf(!result);
    }
}

ArrayListэто по сути массив. LinkedListреализован в виде двойного связанного списка.

Это getдовольно ясно. O (1) для ArrayList, потому что ArrayListразрешить произвольный доступ с помощью индекса. O (n) для LinkedList, потому что он должен сначала найти индекс. Примечание: есть разные версии addи remove.

LinkedListбыстрее в добавлении и удалении, но медленнее в получении. Вкратце, LinkedListследует отдавать предпочтение, если:

1. нет большого количества произвольного доступа элемента
2. существует большое количество операций добавления / удаления

=== ArrayList ===

• добавить (E e)
  • добавить в конце ArrayList
  • требуют изменения размера памяти.
  • O (n) худший, O (1) амортизированный
• добавить (int индекс, E элемент)
  • добавить к определенной позиции индекса
  • требуется сдвиг и возможная стоимость изменения размера памяти
  • На)
• удалить (int index)
  • удалить указанный элемент
  • требуется сдвиг и возможная стоимость изменения размера памяти
  • На)
• удалить (Объект o)
  • удалить первое вхождение указанного элемента из этого списка
  • сначала нужно найти элемент, а затем переместить и, возможно, изменить размер памяти
  • На)

=== LinkedList ===

• добавить (E e)

  • добавить в конец списка
  • O (1)

• добавить (int индекс, E элемент)

  • вставить в указанное положение
  • сначала нужно найти позицию
  • На)
• Удалить()
  • удалить первый элемент списка
  • O (1)
• удалить (int index)
  • удалить элемент с указанным индексом
  • сначала нужно найти элемент
  • На)
• удалить (Объект o)
  • удалить первое вхождение указанного элемента
  • сначала нужно найти элемент
  • На)

Вот фигура из programcreek.com ( addи removeотносится к первому типу, то есть добавляет элемент в конец списка и удаляет элемент в указанной позиции в списке.):

Джошуа Блох, автор LinkedList:

Кто-нибудь на самом деле использует LinkedList? Я написал это, и я никогда не использую это.

Ссылка: https://twitter.com/joshbloch/status/583813919019573248

Я прошу прощения за то, что я не настолько информативен, как другие ответы, но я подумал, что он будет самым интересным и не требующим пояснений.

ArrayListслучайным образом доступен, в то время LinkedListкак действительно дешево расширять и удалять элементы из. В большинстве случаев ArrayListэто нормально.

Если вы не создали большие списки и не измерили узкое место, вам, вероятно, никогда не придется беспокоиться о разнице.

TL; DR, благодаря современной компьютерной архитектуре, ArrayListбудет значительно более эффективным практически для любого возможного варианта использования - и поэтому его LinkedListследует избегать, за исключением некоторых очень уникальных и экстремальных случаев.

В теории LinkedList имеет O (1) для add(E element)

Также добавление элемента в середине списка должно быть очень эффективным.

Практика совсем иная, так как LinkedList - это структура данных Cache Hostile Data. От производительности POV - очень мало случаев, когда производительность LinkedListможет быть выше, чем у Cache-friendly ArrayList .

Вот результаты тестового тестирования вставки элементов в случайных местах. Как вы можете видеть - список массива , если гораздо более эффективными, хотя теоретически каждая вставка в середине списка потребует «движения» в п поздних элементы массива (более низкие значения лучше):

Работа на оборудовании более позднего поколения (большие, более эффективные кэши) - результаты еще более убедительны:

LinkedList занимает гораздо больше времени, чтобы выполнить ту же работу. Источник Исходный код

Для этого есть две основные причины:

1. Главным образом - то, что узлы LinkedListразбросаны случайным образом по памяти. ОЗУ («Память с произвольным доступом») на самом деле не является случайным, и блоки памяти должны быть извлечены для кэширования. Эта операция занимает много времени, и когда такие выборки происходят часто - страницы памяти в кеше необходимо постоянно заменять -> Cache misses -> Cache неэффективен. ArrayListэлементы хранятся в непрерывной памяти - это именно то, для чего оптимизируется современная архитектура ЦП.

2. Вторичное LinkedList требуется для удержания указателей назад / вперед, что означает 3-х кратное потребление памяти на одно сохраненное значение по сравнению с ArrayList.

DynamicIntArray , кстати, является пользовательской реализацией ArrayList, содержащей Int(примитивный тип), а не Objects - следовательно, все данные действительно хранятся смежно - следовательно, еще более эффективно.

Ключевым элементом, который следует помнить, является то, что стоимость выборки блока памяти является более значительной, чем стоимость доступа к одной ячейке памяти. Вот почему считыватель 1 МБ последовательной памяти работает в х400 раз быстрее, чем считывает этот объем данных из разных блоков памяти:

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

Источник: числа задержек, которые должен знать каждый программист

Просто чтобы сделать это еще более ясным, пожалуйста, проверьте эталон добавления элементов в начало списка. Это тот случай использования, в котором теоретически LinkedListдолжен действительно сиять и ArrayListдавать плохие или даже худшие результаты:

Примечание: это тест C ++ Std lib, но мой предыдущий опыт показал, что результаты C ++ и Java очень похожи. Исходный код

Копирование последовательных большой части памяти является операция оптимизируется современными процессорами - изменение теории и на самом деле делают, опять - таки, ArrayList/ Vectorгораздо более эффективным

Кредиты: Все опубликованные тесты созданы Kjell Hedström . Еще больше данных можно найти в его блоге

Если в вашем коде есть add(0)и remove(0), используйте a LinkedListи он красивее addFirst()и removeFirst()методы. В противном случае используйте ArrayList.

И, конечно же, Guma 's ImmutableList - ваш лучший друг.

Я знаю, что это старый пост, но я, честно говоря, не могу поверить, что никто не упомянул, что LinkedListреализует Deque. Просто посмотрите на методы в Deque(и Queue); если вы хотите , сравнение справедливой, попробуйте запустить LinkedListпротив ArrayDequeи сделать функционально для-функции сравнения.

Вот запись Big-O в обоих ArrayListи , LinkedListа также CopyOnWrite-ArrayList:

ArrayList

get                 O(1)
add                 O(1)
contains            O(n)
next                O(1)
remove              O(n)
iterator.remove     O(n)

LinkedList

get                 O(n)
add                 O(1)
contains            O(n)
next                O(1)
remove              O(1)
iterator.remove     O(1)

CopyOnWrite-ArrayList

get                 O(1)
add                 O(n)
contains            O(n)
next                O(1)
remove              O(n)
iterator.remove     O(n)

Исходя из этого, вы должны решить, что выбрать. :)

Давайте сравним LinkedList и ArrayList с параметрами ниже:

1. Реализация

ArrayList - реализация массива интерфейса списка с изменяемым размером, в то время как

LinkedList является реализацией списка с двойными связями в интерфейсе списка.

2. Производительность

• get (int index) или операция поиска

  Операция ArrayList get (int index) выполняется за постоянное время, т.е. O (1), в то время как

  Время выполнения операции get (int index) LinkedList равно O (n).

  Причина, по которой ArrayList быстрее, чем LinkedList, заключается в том, что ArrayList использует систему на основе индекса для своих элементов, поскольку он внутренне использует структуру данных массива, с другой стороны,

  LinkedList не предоставляет доступ к элементам на основе индекса, поскольку он выполняет итерацию с начала или до конца (в зависимости от того, что ближе), чтобы получить узел с указанным индексом элемента.

• операция вставки () или добавления (объект)

  Вставки в LinkedList обычно бывают быстрыми по сравнению с ArrayList. В LinkedList добавление или вставка является операцией O (1).

  В то время как в ArrayList , если массив является полным, т.е. наихудшим случаем, существует дополнительная стоимость изменения размера массива и копирования элементов в новый массив, что делает время выполнения операции добавления в ArrayList O (n), в противном случае это O (1) ,

• удалить (int) операция

  Операция удаления в LinkedList, как правило, такая же, как ArrayList, т.е. O (n).

  В LinkedList есть два перегруженных метода удаления. один - удалить () без какого-либо параметра, который удаляет заголовок списка и работает в постоянном времени O (1). Другим перегруженным методом удаления в LinkedList является метод remove (int) или remove (Object), который удаляет Object или int, переданные в качестве параметра. Этот метод пересекает LinkedList до тех пор, пока не найдет объект и не отсоединит его от исходного списка. Следовательно, время выполнения этого метода O (n).

  В то время как в методе ArrayList метод remove (int) включает в себя копирование элементов из старого массива в новый обновленный массив, следовательно, его время выполнения равно O (n).

3. Обратный Итератор

LinkedList может быть повторен в обратном направлении, используя downndingIterator (), в то время как

в ArrayList нет нисходящегоIterator () , поэтому нам нужно написать собственный код для перебора ArrayList в обратном направлении.

4. Начальная емкость

Если конструктор не перегружен, ArrayList создает пустой список начальной емкости 10, а

LinkedList создает только пустой список без какой-либо начальной емкости.

5. Объем памяти

Перерасход памяти в LinkedList больше по сравнению с ArrayList, поскольку узел в LinkedList должен поддерживать адреса следующего и предыдущего узла. Пока

В ArrayList каждый индекс содержит только фактический объект (данные).

Источник

Я обычно использую одно над другим, исходя из сложности времени операций, которые я выполняю над этим конкретным списком.

|---------------------|---------------------|--------------------|------------|
|      Operation      |     ArrayList       |     LinkedList     |   Winner   |
|---------------------|---------------------|--------------------|------------|
|     get(index)      |       O(1)          |         O(n)       | ArrayList  |
|                     |                     |  n/4 steps in avg  |            |
|---------------------|---------------------|--------------------|------------|
|      add(E)         |       O(1)          |         O(1)       | LinkedList |
|                     |---------------------|--------------------|            |
|                     | O(n) in worst case  |                    |            |
|---------------------|---------------------|--------------------|------------|
|    add(index, E)    |       O(n)          |         O(n)       | LinkedList |
|                     |     n/2 steps       |      n/4 steps     |            |
|                     |---------------------|--------------------|            |
|                     |                     |  O(1) if index = 0 |            |
|---------------------|---------------------|--------------------|------------|
|  remove(index, E)   |       O(n)          |         O(n)       | LinkedList |
|                     |---------------------|--------------------|            |
|                     |     n/2 steps       |      n/4 steps     |            |
|---------------------|---------------------|--------------------|------------|
|  Iterator.remove()  |       O(n)          |         O(1)       | LinkedList |
|  ListIterator.add() |                     |                    |            |
|---------------------|---------------------|--------------------|------------|


|--------------------------------------|-----------------------------------|
|              ArrayList               |            LinkedList             |
|--------------------------------------|-----------------------------------|
|     Allows fast read access          |   Retrieving element takes O(n)   |
|--------------------------------------|-----------------------------------|
|   Adding an element require shifting | o(1) [but traversing takes time]  |
|       all the later elements         |                                   |
|--------------------------------------|-----------------------------------|
|   To add more elements than capacity |
|    new array need to be allocated    |
|--------------------------------------|

В дополнение к другим хорошим аргументам выше, вы должны заметить, ArrayListреализует RandomAccessинтерфейс, в то время как LinkedListреализует Queue.

Таким образом, они как-то решают несколько иные проблемы, с разницей в эффективности и поведении (см. Их список методов).

Это зависит от того, какие операции вы будете делать больше в списке.

ArrayListбыстрее получить доступ к индексированному значению. Гораздо хуже при вставке или удалении объектов.

Чтобы узнать больше, прочитайте любую статью, в которой говорится о разнице между массивами и связанными списками.

Список массивов - это, по сути, массив с методами для добавления элементов и т. Д. (Вместо этого следует использовать общий список). Это набор элементов, к которым можно получить доступ через индексатор (например, [0]). Это подразумевает переход от одного предмета к другому.

Связанный список определяет переход от одного элемента к следующему (Элемент a -> элемент b). Вы можете получить тот же эффект со списком массивов, но связанный список абсолютно говорит, какой элемент должен следовать за предыдущим.

См. Учебные руководства по Java - список реализаций .

Важной особенностью связанного списка (который я не читал в другом ответе) является объединение двух списков. Для массива это O (n) (+ накладные расходы на некоторые перераспределения), для связанного списка это только O (1) или O (2) ;-)

Важно : для Java LinkedListэто не так! См. Существует ли быстрый метод concat для связанного списка в Java?

ArrayList и LinkedList имеют свои плюсы и минусы.

ArrayList использует непрерывный адрес памяти по сравнению с LinkedList, который использует указатели на следующий узел. Поэтому, когда вы хотите найти элемент в ArrayList, это быстрее, чем делать n итераций с LinkedList.

С другой стороны, вставка и удаление в LinkedList намного проще, потому что вам просто нужно изменить указатели, тогда как ArrayList подразумевает использование операции сдвига для любой вставки или удаления.

Если у вас есть частые операции поиска в вашем приложении, используйте ArrayList. Если вы часто вставляете и удаляете, используйте LinkedList.

Я прочитал ответы, но есть один сценарий, в котором я всегда использую LinkedList вместо ArrayList, которым я хочу поделиться, чтобы услышать мнения:

Каждый раз, когда у меня был метод, который возвращает список данных, полученных из БД, я всегда использую LinkedList.

Мое обоснование состояло в том, что, поскольку невозможно точно знать, сколько результатов я получаю, память не будет потрачена впустую (как в ArrayList с разницей между емкостью и фактическим количеством элементов), и не будет потрачено впустую время, пытаясь продублируйте емкость.

Что касается ArrayList, я согласен, что, по крайней мере, вы всегда должны использовать конструктор с начальной емкостью, чтобы минимизировать дублирование массивов в максимально возможной степени.

ArrayListи LinkedListоба орудияList interface и их методы и результаты почти идентичны. Однако между ними мало различий, которые делают одно лучше другого в зависимости от требования.

ArrayList против LinkedList

1) Search: ArrayListоперация поиска довольно быстрая по сравнению с LinkedListоперацией поиска. get(int index)в ArrayListдает производительность, O(1)а LinkedListпроизводительность есть O(n).

Reason: ArrayListподдерживает индексную систему для своих элементов, так как она неявно использует структуру данных массива, что ускоряет поиск элемента в списке. На другой сторонеLinkedList реализует двусвязный список, который требует обхода всех элементов для поиска элемента.

2) Deletion: LinkedListоперация удаления дает O(1)производительность, а ArrayListдает переменную производительность: O(n)в худшем случае (при удалении первого элемента) и O(1)в лучшем случае (при удалении последнего элемента).

Вывод: удаление элемента LinkedList происходит быстрее по сравнению с ArrayList.

Причина: каждый элемент LinkedList поддерживает два указателя (адреса), которые указывают на оба соседних элемента в списке. Следовательно, удаление требует только изменения местоположения указателя в двух соседних узлах (элементах) узла, который будет удален. В то время как в ArrayList все элементы должны быть сдвинуты, чтобы заполнить пространство, созданное удаленным элементом.

3) Inserts Performance: LinkedListметод add дает O(1)производительность, а в худшем - ArrayListдает O(n). Причина та же, что и для удаления.

4) Memory Overhead: ArrayListподдерживает индексы и данные элемента, в то же время LinkedListподдерживает данные элемента и два указателя для соседних узлов

следовательно, потребление памяти в LinkedList относительно высокое.

Между этими классами есть несколько общих черт:

• И ArrayList, и LinkedList являются реализацией интерфейса List.
• Они оба поддерживают порядок вставки элементов, что означает, что при отображении элементов ArrayList и LinkedList набор результатов будет иметь тот же порядок, в котором элементы были вставлены в список.
• Оба эти класса не синхронизированы и могут быть явно синхронизированы с помощью метода Collections.synchronizedList.
• Эти iteratorи listIteratorклассы возвращаются и возвращаются fail-fast(если список структурно изменяется в любое время после создания итератора, любым способом, кроме как через iterator’sсобственные методы удаления или добавления, итератор будет throwa ConcurrentModificationException).

Когда использовать LinkedList, а когда использовать ArrayList?

• Как объяснено выше, операции вставки и удаления дают хорошую производительность (O(1))по LinkedListсравнению с ArrayList(O(n)).

  Следовательно, если есть требование частого добавления и удаления в приложении, тогда LinkedList является лучшим выбором.

• get methodОперации поиска ( ) выполняются быстро, Arraylist (O(1))но не вLinkedList (O(n))

  так что если будет меньше операций добавления и удаления и больше требований к поисковым операциям, ArrayList будет вашим лучшим выбором.

Операция get (i) в ArrayList выполняется быстрее, чем LinkedList, потому что:
ArrayList: реализация массива изменяемого размера интерфейса List
LinkedList: реализация двусвязного списка интерфейсов List и Deque

Операции, которые индексируют в списке, будут проходить по списку с начала или конца, в зависимости от того, что ближе к указанному индексу.

1) Базовая структура данных

Первое различие между ArrayList и LinkedList связано с тем, что ArrayList поддерживается Array, а LinkedList поддерживается LinkedList. Это приведет к дальнейшим различиям в производительности.

2) LinkedList реализует Deque

Еще одно различие между ArrayList и LinkedList состоит в том, что помимо интерфейса List, LinkedList также реализует интерфейс Deque, который обеспечивает операции first-first-out для add () и poll () и некоторых других функций Deque. 3) Добавление элементов в ArrayList Добавление элемента в ArrayList - это операция O (1), если он не вызывает изменение размера массива, в этом случае он становится O (log (n)), с другой стороны, добавление элемента в LinkedList - это операция O (1), так как она не требует навигации.

4) Удаление элемента из позиции

Чтобы удалить элемент из определенного индекса, например, вызвав remove (index), ArrayList выполняет операцию копирования, которая приближает его к O (n), в то время как LinkedList необходимо перейти к этой точке, что также делает его O (n / 2) , так как он может перемещаться в любом направлении на основе близости.

5) Итерации по ArrayList или LinkedList

Итерация - это операция O (n) для LinkedList и ArrayList, где n - это номер элемента.

6) Извлечение элемента из позиции

Операция get (index) - это O (1) в ArrayList, а O (n / 2) в LinkedList, так как она должна проходить до этой записи. Тем не менее, в обозначении Big O O (n / 2) - это просто O (n), потому что мы игнорируем там константы.

7) Память

LinkedList использует объект-оболочку Entry, который является статическим вложенным классом для хранения данных и двух узлов следующего и предыдущего, в то время как ArrayList просто хранит данные в массиве.

Таким образом, в случае ArrayList требования к памяти кажутся меньшими, чем в LinkedList, за исключением случая, когда Array выполняет операцию изменения размера, когда копирует содержимое из одного массива в другой.

Если массив достаточно большой, он может занять много памяти в этот момент и запустить сборку мусора, что может замедлить время отклика.

Из всех вышеупомянутых различий между ArrayList и LinkedList, похоже, что ArrayList - лучший выбор, чем LinkedList, почти во всех случаях, за исключением случаев, когда вы выполняете частую операцию add (), а не remove () или get ().

Связанный список легче изменить, чем ArrayList, особенно если вы добавляете или удаляете элементы из начала или конца, потому что связанный список внутренне хранит ссылки на эти позиции, и они доступны во время O (1).

Другими словами, вам не нужно проходить через связанный список, чтобы достичь позиции, в которую вы хотите добавить элементы, в этом случае добавление становится операцией O (n). Например, вставка или удаление элемента в середине связанного списка.

По моему мнению, используйте ArrayList поверх LinkedList для большинства практических целей в Java.

Один из тестов, которые я видел здесь, проводит тест только один раз. Но я заметил, что вам нужно запускать эти тесты много раз, и в конечном итоге их время будет сходиться. По сути, JVM нужно разогреть. Для моего конкретного случая использования мне нужно было добавить / удалить элементы в список, который увеличивается примерно до 500 элементов. В моих тестах LinkedListполучилось быстрее: LinkedListоколо 50 000 н.с. и ArrayListоколо 90 000 н.с. Смотрите код ниже.

public static void main(String[] args) {
    List<Long> times = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        times.add(doIt());
    }
    System.out.println("avg = " + (times.stream().mapToLong(x -> x).average()));
}

static long doIt() {
    long start = System.nanoTime();
    List<Object> list = new LinkedList<>();
    //uncomment line below to test with ArrayList
    //list = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < 500; i++) {
        list.add(i);
    }

    Iterator it = list.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        it.next();
        it.remove();
    }
    long end = System.nanoTime();
    long diff = end - start;
    //uncomment to see the JVM warmup and get faster for the first few iterations
    //System.out.println(diff)
    return diff;
}

Оба метода remove () и insert () имеют эффективность времени выполнения O (n) для ArrayLists и LinkedLists. Однако причина времени линейной обработки обусловлена ​​двумя очень разными причинами:

В ArrayList вы получаете доступ к элементу в O (1), но на самом деле удаление или вставка чего-либо делает его O (n), потому что все следующие элементы должны быть изменены.

В LinkedList для достижения необходимого элемента требуется O (n), потому что мы должны начинать с самого начала, пока не достигнем желаемого индекса. На самом деле удаление или вставка является константой, потому что нам нужно изменить только 1 ссылку для remove () и 2 ссылки для insert ().

Какой из этих двух способов быстрее вставить и удалить, зависит от того, где это происходит. Если мы ближе к началу, LinkedList будет быстрее, потому что нам нужно пройти через относительно немного элементов. Если мы ближе к концу, ArrayList будет быстрее, потому что мы добираемся туда за постоянное время и должны изменить только несколько оставшихся элементов, следующих за ним. Когда сделано точно в середине, LinkedList будет быстрее, потому что прохождение n элементов быстрее, чем перемещение n значений.

Бонус: хотя нет никакого способа сделать эти два метода O (1) для ArrayList, на самом деле есть способ сделать это в LinkedLists. Допустим, мы хотим пройтись по всему списку, удаляя и вставляя элементы на нашем пути. Обычно вы начинаете с самого начала для каждого элемента, используя LinkedList, мы также можем «сохранить» текущий элемент, над которым мы работаем, с помощью итератора. С помощью Итератора мы получаем эффективность O (1) для remove () и insert () при работе в LinkedList. Делая это единственным преимуществом в производительности, я знаю, что LinkedList всегда лучше, чем ArrayList.

ArrayList расширяет AbstractList и реализует интерфейс List. ArrayList - это динамический массив.
Можно сказать, что он был в основном создан для преодоления недостатков массивов.

Класс LinkedList расширяет AbstractSequentialList и реализует интерфейсы List, Deque и Queue.
Производительность
arraylist.get()- O (1), тогда linkedlist.get()как O (n)
arraylist.add()- O (1), linkedlist.add()0 (1)
arraylist.contains()- O (n), linkedlist.contains()O (n)
arraylist.next()- O (1) и linkedlist.next()O (1)
arraylist.remove()- O (n) тогда как linkedlist.remove()O (1)
В Arraylist
iterator.remove()является O (n),
тогда как В связанный список
iterator.remove()O (1)