考虑到 ArrayList 没有大小限制，Java 中 LinkedList 的目的是什么？答案

【问题标题】：What is the purpose of a LinkedList in Java Considering an ArrayList Has No Size Limit?考虑到 ArrayList 没有大小限制，Java 中 LinkedList 的目的是什么？
【发布时间】：2021-10-12 19:14:08
【问题描述】：

在许多帖子中，当我阅读到 LinkedList 的好处时，我听到的最常见的好处是，在某些情况下，LinkedList 的性能更高，因为插入和删除比在数组中更快。

具体来说，参数是数组使用效率较低，因为为了扩展它们，需要将内容复制到具有更大声明大小的不同数组。

但是，由于 Java 有 ArrayList，它没有容量限制，所以关于 LinkedLists 性能更高的这一点似乎是无效的。链接列表现在在 Java 中已经过时了吗？有没有什么情况下 LinkedList 实际上仍然比 Java 中的 ArrayList 更好？

【问题讨论】：

"没有容量限制" - ArrayList 仍然由数组支持，但它只是为您隐藏了数组扩展和复制。
有没有想过为什么 ArrayList被称为“array list”？它在底层使用了一个数组。
你是对的，你不太可能需要LinkedList。作为一名 Java 程序员，我在 20 多年的时间里使用过一次，现在回想起来就后悔了。
在 Java 之前似乎有使用链表的传统，所以我猜他们认为最好在 Java 集合框架中也包含一个。因此，如果我是对的，其目的是展示人们将认为是一整套集合实现的内容。这是一种避免因缺点而受到批评的简单方法，无论这种批评是否有效。目的并不实际。
最糟糕的是他们在面试候选人时仍然被用于技术面试

标签： java arrays algorithm linked-list big-o

【解决方案1】：

假设您有一个包含 100,000 个（或类似的大数量）元素的列表。

假设您想在开头或中间的某个位置插入一个元素。

使用 ArrayList，您需要将每个元素向后移动一个位置以腾出空间。这显然需要O(n) 操作。

使用 LinkedList，您只需创建一个新节点并将其插入。如果您已经知道需要它的位置，这就是 O(1) 操作。

对于删除反之亦然 - 特别是随着列表大小变大，并且随着索引相对于插入和删除变得不那么重要，链表比数组列表具有性能优势。

从教育的角度来看，链表展示的概念对于以后扩展到树和图表很重要。但这不是你要问的。

【讨论】：

非常感谢您花时间解释这一点。您的回答确实为我阐明了这一点。
要在开头插入，您显然需要使用ArrayDeque，而不是LinkedList。即使在某些情况下插入一个大列表的中间，使用ArrayList 测量的整体性能也更好，因为以这种方式使用的LinkedList 往往会分布在更多的内存页面上，因此会导致抖动。

【解决方案2】：

考虑到 ArrayList 没有大小限制，Java 中 LinkedList 的目的是什么？

LinkedList 在客观上优于ArrayList 的情况并不多。

首先是一些基本事实：

两种列表类型的大小都是动态的（没有区别）。
ArrayList 每个元素占用的内存少于LinkedList。 4 倍或更多。（每个元素一个指针，而不是三个指针加上堆节点的开销。）
如果您严重错误地估计了ArrayList 的初始容量，它可以使用比LinkedList 更多的内存。（但这确实是一个应用程序错误。）
ArrayList 的大多数操作都更快。
- 位置操作是O(1) 与O(N)
- 局部性与内存缓存/TLB 缓存/VM 页面未命中的性能影响对于大型列表可能非常重要。
LinkedList 的某些操作可能更快；例如插入和删除。但是，这取决于具体情况；例如插入或删除的位置，或者操作是否触发后备数组的扩展。

那么LinkedList 可能有优势的情况是什么？

一种情况是在列表的开头添加和删除元素。这是O(1) 用于LinkedList 和O(N) 用于ArrayList。（ArrayDeque 通常是比LinkedList 更好的替代方案...除了它没有实现List API。）

第二种情况是遍历列表并在遍历期间添加或删除元素。 LinkedList.listIterator 方法返回一个ListIterator，允许您在当前位置添加或删除元素。这些是O(1) 操作。

第三，如果您的应用程序极度不能容忍（例如）可能需要很长时间的列表追加，LinkedList 可能会更有利。（想想硬实时应用程序......）

最后，说ArrayList 没有大小限制实际上是不正确的。它实际上仅限于略低于 2^31 个元素。这是因为 Java 数组被 JVM 限制为略低于 2^31 个元素。 LinkedList没有这个问题。

现在 Java 中的 LinkedLists 已经过时了吗？

没有。

这个类很少使用（而且一直都是），但它并没有过时。

我记得 Brian Goetz 曾说过，回想起来，实施LinkedList 可能不值得。但考虑到付出的努力，您应该在需要时随意使用该类。

请注意，您需要考虑对列表执行的所有操作。这通常很难提前完成。而且（程序员）的努力通常是不合理的。由于ArrayList 通常被证明是最佳选择，因此它是大多数程序员的默认选择。

避免过早优化的陷阱......

【讨论】：

一种情况是在列表的开头添加和删除元素。 不要为此使用LinkedList。使用ArayDeque。我的意思是，很明显。
感谢您的回答。
嗯...是的...但是ArrayDeque 不允许您执行其他列表操作。

【解决方案3】：

ArrayList 里面有一个数组，为了动态它有时需要扩展内部数组。 Internal Working of ArrayList in Java

【讨论】：

【解决方案4】：

ArrayList 通过在必要时自动调整自身大小来实现无限容量。因此，它仍必须将元素复制到新位置。唯一的区别是它是在幕后完成的，而不是要求程序员这样做。

【讨论】：