使用 LinkedList 或 ArrayList 进行迭代

Question

如果我要向列表添加未知数量的元素，并且该列表只会被迭代，那么在特定实例中 LinkedList 是否会比 ArrayList 更好（使用 Java，如果有任何相关性）

Answer 1

public List<Integer> generateArrayList(int n) {
    long start = System.nanoTime();
    List<Integer> result = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        result.add(i);
    }
    System.out.println("generateArrayList time: " + (System.nanoTime() - start));
    return result;
}

public List<Integer> generateLinkedList(int n) {
    long start = System.nanoTime();
    List<Integer> result = new LinkedList<>();
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        result.add(i);
    }
    System.out.println("generateLinkedList time: " + (System.nanoTime() - start));
    return result;
}

public void iteratorAndRemove(List<Integer> list) {
    String type = list instanceof ArrayList ? "ArrayList" : "LinkedList";
    long start = System.nanoTime();
    Iterator<Integer> ite = list.iterator();
    while (ite.hasNext()) {
        int getDataToDo = ite.next();
        ite.remove();
    }
    System.out.println("iteratorAndRemove with " + type + " time: " + (System.nanoTime() - start));
}

@org.junit.Test
public void benchMark() {
    final int n = 500_000;
    List<Integer> arr = generateArrayList(n);
    List<Integer> linked = generateLinkedList(n);
    iteratorAndRemove(linked);
    iteratorAndRemove(arr);

}

Arraylist 用于获取随机位置值，linkedlist 用于插入、删除操作。上面的代码将显示linkedlist比ArrayList快得多，在删除函数linkedlist比arraylist快1000倍，OMG！！！

generateArrayList time: 15997000
generateLinkedList time: 15912000
iteratorAndRemove with LinkedList time: 14188500
iteratorAndRemove with ArrayList time: 13558249400

Answer 2

好的，已经回答了，但我仍然会尝试表达我的观点。 ArrayList 的迭代速度比 LinkedList 快。原因是一样的，因为arrayList 由数组支持。让我们尝试了解为什么数组迭代比linkedList 更快。

有两个因素起作用

• 数组存储为contiguous memory locations（你可以这么说
  什么？）
• 系统缓存比访问内存快得多

但是你可以问一下 Cache 如何适合这里。好吧检查here，CPU 试图通过将数据存储在缓存中来利用缓存。它使用Locality of refrence。现在有两种技术是

参考Locality of refrence

时间局部性 如果在某一点上引用了一个特定的内存位置，那么很可能在 不远的将来。相邻之间存在时间上的接近 引用相同的内存位置。在这种情况下，常见的是 努力将引用数据的副本存储在特殊内存中 存储，可以更快地访问。时间局部性是一个特殊的 空间局部性的情况，即当预期位置是 与当前位置相同。

空间位置 如果在特定时间引用了特定的存储位置，那么附近的内存位置很可能会被 在不久的将来被引用。在这种情况下，通常会尝试 猜测当前参考周围区域的大小和形状 值得为更快的访问做准备。

因此，如果一次访问一个数组位置，它也会将相邻的内存位置加载到缓存中。但是等待它不会全部加载。这取决于CACHE_LINES。那么CACHE_LINES 定义一次可以在缓存中加载多少位。

所以在进一步潜水之前，以免提醒我们所知道的

• 数组是contiguous memory locations
• 当数组的一个内存位置被访问时，相邻的也会加载到内存中
• 在内存中加载多少数组内存位置由CACHE-LINES容量定义

所以每当 CPU 尝试访问内存位置时，它都会检查该内存是否已经在缓存中。如果它存在，则匹配它的cache miss。

因此，据我们所知，在数组的情况下，cache_miss 的数量将少于 random memory locations 中的 linked list。所以有道理

最后从这里Array_data_structure from Wikipedia 它说

在元素大小为 k 的数组中和具有高速缓存行的机器上 B 字节的大小，遍历 n 个元素的数组需要 最低上限（nk/B）缓存未命中，因为它的元素占用 连续的内存位置。这大约是 B/k 更好的一个因素 比随机访问 n 个元素所需的缓存未命中次数 内存位置。因此，对数组的顺序迭代 在实践中明显快于对许多其他数据的迭代 结构，一种称为局部性的属性

我想这回答了你的问题。

Answer 3

ArrayList 和LinkedList 之间的性能权衡已经讨论过before，但简而言之：ArrayList 在大多数实际使用场景中往往更快。 ArrayList 会导致更少的内存碎片，并且会更好地与垃圾收集器一起使用，它会占用更少的内存并允许更快的迭代，并且对于发生在列表末尾的插入会更快。

因此，只要列表中的插入始终出现在最后一个位置，就没有理由选择 LinkedList - ArrayList 是明显的赢家。

Answer 4

对于迭代而言，两者在迭代时将具有相同的 O(n) 复杂度，ArrayList 将占用更少的内存 BTW。