从内存分配的角度来看 ArrayList 与 LinkedList

Posted 2023-02-25

【中文标题】从内存分配的角度来看 ArrayList 与 LinkedList

【英文标题】：ArrayList vs LinkedList from memory allocation perspective

【发布时间】：2012-07-18 20:16:43

【问题描述】：

我需要存储大量信息，例如 java 列表中的“名称”。项目的数量可以改变（或者简而言之我无法预定义大小）。我认为，从内存分配的角度来看，LinkedList 将是比 ArrayList 更好的选择，因为对于 ArrayList，一旦达到最大大小，内存分配会自动加倍，因此总是有可能分配比 ArrayList 更多的内存需要什么。

我从这里的其他帖子中了解到，存储在 LinkedList 中的单个元素比 ArrayList 占用更多空间，因为 LinkedList 还需要存储节点信息，但我仍然猜测我定义的场景 LinkedList 可能是更好的选择。另外，我不想涉及性能方面（获取、删除等），因为已经讨论了很多。

【问题讨论】：

看来您已经有了答案。链接列表会更好，因为当达到最大值时它的大小不会翻倍。假设您有 251 个名称，然后当您达到 250 时，该数组加倍至 500。然后您在内存中分配了 249 个额外的点，而这一切都没有。基本上我想说的是从长远来看 Link-List > ArrayList 就内存而言。

@Eric Robinson：以下来自其他用户的cmets证明我的理解不正确。您可能也想注意这一点。谢谢..

查看此答案以了解两者的内存占用情况：***.com/questions/322715/…

【参考方案1】：

LinkedList 可能会分配更少的条目，但这些条目比 ArrayList 更昂贵——就内存而言，即使是最坏的情况 ArrayList 也更便宜。

（仅供参考，我认为你搞错了；ArrayList 满时会增长 1.5 倍，而不是 2 倍。）

参见例如https://github.com/DimitrisAndreou/memory-measurer/blob/master/ElementCostInDataStructures.txt : LinkedList 每个元素消耗 24 个字节，而 ArrayList 在最好的情况下每个元素消耗 4 个字节，在最坏的情况下每个元素消耗 6 个字节。 （结果可能因 32 位与 64 位 JVM 和压缩对象指针选项而异，但在这些比较中，LinkedList 至少需要 36 个字节/元素，ArrayList 最多为 8，最坏为 12。）

更新：

我从这里的其他帖子中了解到，存储在 LinkedList 中的单个元素比 ArrayList 占用更多空间，因为 LinkedList 还需要存储节点信息，但我仍然猜测我定义的场景 LinkedList 可能是更好的选择。另外，我不想涉及性能方面（获取、删除等），因为已经讨论了很多。

需要明确的是，即使在最坏的情况，ArrayList 也比具有相同元素的LinkedList 小 4 倍。使LinkedList 获胜的唯一可能方法是通过使用故意夸大的值调用ensureCapacity 来故意修复比较，或者在添加后从ArrayList 中删除大量值。

简而言之，让LinkedList 赢得内存比较基本上是不可能的，如果你关心空间，那么在ArrayList 上调用trimToSize() 将立即让ArrayList 再次以巨大的优势获胜。严重地。 ArrayList 获胜。

【讨论】：

FWIW，Joshua Bloch 公开表示，他认为编写 LinkedList 是一个错误，他应该坚持使用 ArrayList。 （不幸的是，我不记得我在哪里看到这个声明了）。

如果你有内存限制，还有一件事要考虑 - 当增长 ArrayList 时，你需要在复制时将原始数组和新数组放在内存中，在最坏的情况下消耗比需要多 2.5 倍案子。即便如此，ArrayList 还是胜过 LinkedList。

【参考方案2】：

...但我仍在猜测我定义的场景 LinkedList 可能是一个更好的选择

你的猜测不正确。

一旦您超过了数组列表的初始容量，支持的大小将在 1 到 2 个引用乘以条目数之间。这是由于用于增长后备阵列的策略。

对于链表，每个节点占用的条目数至少是条目数的 3 倍，因为每个节点都有一个 next 和 prev 引用以及条目引用。 （而且实际上是 3 倍以上，因为节点的对象头和填充使用的空间。根据 JVM 和指针大小，可能高达 6 倍。）

链表使用的空间比数组列表少的唯一情况是您严重高估了数组列表的初始容量。 （对于非常小的列表......）

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细想一下，链表相对于数组列表的唯一真正优势是在插入和删除元素时。即便如此，这也取决于你如何做到这一点。

【参考方案3】：

ArrayList 对每个对象使用一个引用（或者当它的大小是所需大小的两倍时使用两个）这通常是 4 个字节。

LinkedList 只使用它需要的节点，但每个节点可以是 24 字节。

所以即使在最坏的情况下，ArrayList 也会比 LinkedList 小 3 倍。

对于获取 AArrayList 支持随机访问 O(1) 但 LinkedList 是 O(n)。从末尾删除都是O(1)，从ArrayList中间某处删除是O(n)

除非您有 数百万 个条目，否则集合的大小可能并不重要。首先重要的是条目的大小，无论使用何种集合，条目的大小都是相同的。

【参考方案4】：

信封最坏情况：

大小为 1,000,000 的数组中有 500,000 个名称 = 已使用 500,000 个，已分配数组的未使用部分中有 500,000 个空指针。

链表中的 500,000 个条目 = 每个条目 3 个指针（Node 对象保存 current、prev 和 next）= 内存中的 1,5000,000 个指针。 （然后你必须添加节点本身的大小）

【讨论】：

@Affe..yup..简而言之，即使在这种情况下（有点最坏的情况）ArrayList 消耗的内存也比 Linked List 少..

【参考方案5】：

ArrayList.trimToSize() 可能会让你满意。

将此 ArrayList 实例的容量调整为列表的当前容量 尺寸。应用程序可以使用此操作来最小化存储 一个 ArrayList 实例。

顺便说一下，在 ArrayList Java6 中，它不是双倍容量，它大约是达到最大大小的 1.5 倍。