Java 为什么链接列表末尾的插入比数组列表慢

即使链表在内部使用双链表，它也可以轻松识别最后一个元素并开始添加。现在仍然比数组列表慢为什么

请参考以下带有输出的代码：

package com.collection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
public class Performance {

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
        List<Integer> LinkedList = new LinkedList<Integer>();
        checkPerformance("arrayList", arrayList);
        checkPerformance("LinkedList", LinkedList);
    }

    private static void checkPerformance(String type, List<Integer> list) {
        for (int i = 0; i < 1E6; i++) {
        list.add(i);
        }
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1E6; i++) {
            list.add(i);
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Time Taken" + " " + (end - start)
        + " ms for the type " + type);
    }
}

输出： 类型arrayList所用的时间为250毫秒

---

LinkedList的类型需要390毫秒的时间

事实上，对我来说完全不同，一切都如预期的那样： 类型arrayList所用的时间为184毫秒 类型LinkedList所用的时间为31毫秒

我甚至测试了这个：

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
public class TestClass   {

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
        List<Integer> LinkedList = new LinkedList<Integer>();
        checkPerformance("arrayList", arrayList);
        checkPerformance("LinkedList", LinkedList);
    }
    private static void checkPerformance(String type, List<Integer> list) {
        for (int i = 0; i < 1E4; i++) {
            list.add(i);
        }
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1E4; i++) {
            list.get(i);
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Time Taken" + " " + (end - start)
                + " ms for the type " + type);
    }
}

结果是： 类型arrayList所用的时间为1毫秒 类型LinkedList所用的时间为82毫秒

---

果然

因此，我认为您假设ArrayList会变慢，因为它必须分配一个新数组，并在每次添加元素时将旧数组复制到新数组中，但事实并非如此

将元素添加到ArrayList时，此元素将添加到经典数组，但在此之前，它将调用以下方法以确保支持数组的大小足以添加元素：

/**
 * Increases the capacity of this <tt>ArrayList</tt> instance, if
 * necessary, to ensure that it can hold at least the number of elements
 * specified by the minimum capacity argument.
 *
 * @param   minCapacity   the desired minimum capacity
 */
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
    int oldCapacity = elementData.length;
    if (minCapacity > oldCapacity) {
        Object oldData[] = elementData;
        int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
        if (newCapacity < minCapacity)
        newCapacity = minCapacity;
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
}

这意味着，如果备份阵列的大小不足以添加元素，它将不会像您预期的那样将大小增加到oldCapacity+1，而是增加到oldCapacity*3/2+1，以允许您向其添加更多元素，而无需再次分配和复制它

在第一个循环结束时，数组的容量将为1005308。您可以通过在循环后设置断点并检查列表变量来检查它。 因此，若要再添加1000000个元素，只需将其重新分配两次：一次从1005308分配到1507963，另一次从1507963分配到2261945。剩下的时间，您只需将备份数组中的一个元素设置为另一个值，这非常便宜

---

另一方面，在LinkedList中，每次向列表中添加内容时都必须分配一个新元素，并且会有更多的操作设置值，并更改两个指针值，这就是为什么它比我尝试的ArrayList花费更多时间的原因，LinkedList对我来说更快。

你应该学会如何创建合适的微基准，这是不合适的。关于你的问题：ArrayList具有更好的局部性，更改是分期付款的。运行你的代码我得到：ArrayList类型花费的时间124毫秒LinkedList类型花费的时间18毫秒。顺便说一句，这并不是对您的基准测试技术有效性的支持。而且，您的基准测试对ArrayList是不公平的：ArrayList必须重新创建一个全新的更大的数组，并在每次容量耗尽时将所有内容从旧数组复制到新数组。LinkedList只需创建一个节点并将其附加到最后一个节点。因此，在典型情况下，如果您只想测量添加元素所需的时间，请使用其最终大小：1E6初始化ArrayList。最好是您自己用纸和笔对此进行验证：对于相同的数据，在几乎所有情况下，ArrayList分配和修改的总内存都少于LinkedList。是的，即使ArrayList刚刚完成了重新分配并有一半的保留空间未使用，其累积内存使用量仍然低于LinkedList所承受的分配和链接开销。Java中LinkedList的使用案例很少，而且相差很远……因为这些都是简单的容器，您只需测量元素添加，所以内存使用与测量的时间直接相关。没有搜索正确的插入位置，没有计算散列，或者没有类似的事情，只是跟随指针并进行加法。