为什么 ArrayDeque 比 LinkedList 好

Question

我试图理解为什么 Java 的 ArrayDeque 比 Java 的 LinkedList 更好，因为它们都实现了 Deque 接口。

我几乎看不到有人在他们的代码中使用 ArrayDeque。如果有人对 ArrayDeque 的实现方式有更多的了解，那将会很有帮助。

如果我理解它，我会更有信心使用它。我无法清楚地理解 JDK 实现管理头尾引用的方式。

Answer 1

ArrayDeque 是 Java 6 的新功能，这就是为什么很多代码（尤其是试图与早期 Java 版本兼容的项目）不使用它的原因。

在某些情况下它“更好”，因为您没有为要插入的每个项目分配一个节点；取而代之的是，所有元素都存储在一个巨大的数组中，如果它满了就会调整大小。

Answer 2

链接结构可能是最糟糕的迭代结构，每个元素都会出现缓存未命中。最重要的是，它们会消耗更多的内存。

如果您需要添加/删除两端，ArrayDeque 明显优于链表。对于循环队列，随机访问每个元素也是 O(1)。

链表唯一更好的操作是在迭代期间删除当前元素。

Answer 3

虽然ArrayDeque<E>和LinkedList<E>都实现了Deque<E>接口，但是ArrayDeque基本使用Object数组 E[] 用于将元素保留在其对象中，因此它通常使用索引来定位头尾元素。

总之，它就像 Deque 一样工作（使用所有 Deque 的方法），但是使用数组的数据结构。至于哪个更好，取决于您使用它们的方式和位置。

Answer 4

我认为LinkedList 中的主要性能瓶颈是这样一个事实，即每当您推送到双端队列的任何一端时，该实现都会在后台分配一个新的链表节点，这本质上涉及 JVM/OS，而且成本很高.此外，无论何时从任何一端弹出，LinkedList 的内部节点都可以进行垃圾收集，这在幕后需要更多的工作。 另外，由于链表节点被分配在这里和那里，CPU缓存的使用不会提供太多好处。

如果可能感兴趣，我有一个证明，证明向ArrayList 或ArrayDeque 添加（附加）一个元素在摊销常数时间内运行；参考this。

Answer 5

ArrayDeque 和 LinkedList 正在实现 Deque 接口，但实现不同。

主要区别：

1. ArrayDeque 类是 Deque 接口的可调整大小的数组实现，LinkedList 类是列表实现

2. NULL 元素可以添加到 LinkedList 但不能添加到 ArrayDeque

3. ArrayDeque 比 LinkedList 更有效地进行两端的添加和删除操作，LinkedList 实现在迭代期间删除当前元素的效率更高 p>

4. LinkedList 实现比 ArrayDeque

消耗更多内存

所以如果你不必支持NULL元素&&寻找更少的内存&&两端添加/删除元素的效率，ArrayDeque是最好的

详情请参阅documentation。

Answer 6

ArrayDeque 访问一个元素的时间复杂度是 O(1)，而 LinkList 访问最后一个元素的时间复杂度是 O(N)。 ArrayDeque 不是线程安全的，因此需要手动同步，以便您可以通过多个线程访问它，因此它们更快。

Answer 7

所有批评LinkedList 的人，想想其他在Java 中使用List 的人可能大部分时间都使用ArrayList 和LinkedList，因为他们在Java 6 之前就已经使用了，因为那些是在大多数书籍中作为开始教授的内容。

但是，这并不意味着，我会盲目地站在LinkedList 或ArrayDeque 一边。如果您想了解，请查看以下基准 done by Brian（已存档）。

测试设置考虑：

• 每个测试对象都是一个 500 个字符的字符串。每个字符串都是内存中的不同对象。
• 测试数组的大小将在测试期间发生变化。
• 对于每个数组大小/队列实现组合，运行 100 次测试并计算每次测试的平均时间。
• 每个测试都包括用所有对象填充每个队列，然后将它们全部删除。
• 以毫秒为单位测量时间。

测试结果：

• 低于 10,000 个元素，LinkedList 和 ArrayDeque 测试的平均时间都在 1 毫秒以下。
• 随着数据集越来越大，ArrayDeque 和 LinkedList 平均测试时间的差异越来越大。
• 在 9,900,000 个元素的测试大小下，LinkedList 方法比 ArrayDeque 方法花费的时间长约 165%。

图表：

外卖：

• 如果您的要求是存储 100 或 200 个元素，则不会 使用任何一个队列都有很大的不同。
• 但是，如果您在移动设备上进行开发，您可能希望使用 ArrayList 或 ArrayDeque 猜测最大容量 由于严格的内存限制，可能需要该列表。
• 存在大量代码，使用LinkedList 编写，因此在决定使用ArrayDeque 时要小心谨慎，尤其是因为它没有实现List 接口（我认为这是原因足够大）。可能是您的代码库与 List 接口进行了广泛的对话，很可能您决定使用ArrayDeque。将其用于内部实现可能是个好主意...

Answer 8

情况并非总是如此。

例如，根据 leetcode 103，linkedlist 的性能优于 ArrayDeque。

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * public class TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode left;
 *     TreeNode right;
 *     TreeNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public List<List<Integer>> zigzagLevelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> rs=new ArrayList<>();
        if(root==null)
            return rs;
        // ? here ,linkedlist works better
        Queue<TreeNode> queue=new LinkedList<>();
        queue.add(root);
        boolean left2right=true;
        while(!queue.isEmpty())
        {
            int size=queue.size();
            LinkedList<Integer> t=new LinkedList<>();
            while(size-->0)
            {
                TreeNode tree=queue.remove();
                if(left2right)  
                    t.add(tree.val);
                else
                    t.addFirst(tree.val);
                if(tree.left!=null)
                {
                    queue.add(tree.left);
                }
                if(tree.right!=null)
                {
                    queue.add(tree.right);
                }
            }
            rs.add(t);
            left2right=!left2right;
        }
        return rs;
    }
}

Answer 9

我不认为ArrayDeque 比LinkedList 更好。它们是不同的。

ArrayDeque 平均比LinkedList 快。但是对于添加元素，ArrayDeque 需要分摊的常数时间，LinkedList 需要常数时间。

对于需要所有操作都花费恒定时间的时间敏感型应用程序，应该只使用LinkedList。

ArrayDeque 的实现使用数组，需要调整大小，偶尔当数组满了需要添加元素时，调整大小需要线性时间，导致add() 方法需要线性时间。如果应用程序对时间非常敏感，那可能是一场灾难。

有关 Java 实现这两种数据结构的更详细说明，请参阅由 Wayne 和 Sedgewick 教授的普林斯顿大学提供的 Coursera 上的“Algorithms, Part I”课程。该课程免费向公众开放。

详细信息在“第 2 周”的“堆栈和队列”部分的视频“调整数组大小”中进行了说明。