关于LinkedList和ArrayList的remove方法的效率问题

LonelyCoder2012 2014-02-09 05:41:36

以前一直信奉教科书上的一句话，链表元素删除只涉及指针变动，数组元素删除涉及到元素移动，所以链表元素删除速度比数组元素快。

今天发现貌似没理解对，如果要删除的元素是已知索引且该索引是随机给定的，那么：
对于链表：
要先迭代寻址，再修改指针；
对于数组：
直接删除索引处元素，移动后续元素。

此外，经我测试，对于同样大小的ArrayList和LinkedList，如果进行相同次数的删除操作，那么从尾部删除和从中部删除ArrayList的效率更高，从首部删除则是LinkedList效率更高。
附上大小为100000，操作次数10000的测试结果：
ArrayList尾部删除耗时：1ms
LinkedList尾部删除耗时：4ms
ArrayList中部删除耗时：91ms
LinkedList中部删除耗时：13191ms
ArrayList首部删除耗时：211ms
LinkedList首部删除耗时：2ms
为什么中部删除效率差别这么夸张，甚至比尾部删除还大？

这样看来似乎教科书上那句话就不是绝对的了，在选择ArrayList还是LinkedList效率高这个问题上，决定性因素好像应该是待删除的元素在整个集合中是什么位置，而不是见到remove操作就选择LinkedList，不知我的理解是否正确？

能不能请各位帮我从底层分析一下这个现象产生的原因？我在寻址、移动元素在硬件层面所涉及到的操作概念比较模糊。据说相邻内存空间数据移动很快？

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sunbo624 2014-02-12

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希望你能搞清楚你只比较remove的性能前提是要保证公平用下标本身就不公平因为这涉及到random access性能如果你用remove对象才叫公平因为都要从头开始找另外你list中没有重复元素这是测试缺陷你没有考虑这个问题另外你集合中的元素是Integer 也有问题移动int元素时间是可以忽略的应该在集合里放一些大对象这样才能比较真实的性能另外你的内存情况也显得不足因为你现在是内存充足的情况所以很容易找到连续空间综上这是个失败的测试这两种数据结构的特点不是你能质疑的

Lsheep 2014-02-11

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看了你的代码，仔细想了一下，应该是这样的。删除尾部时，array和link差不多，都很快，是因为array不用移动元素，link可以直接定位到尾部，然后删除。删除中部时，array比较慢，link非常慢，array每次删除需要移动一半的元素，link定位耗时相当大（每次都要重新定位到中部），由此可见，数据量较大时，定位的开销比移动元素的开销大的多。删除首部时，array较慢，link很快，array每次删除都要移动所有的元素，而link可以直接定位到首部，直接删除。

七神之光 2014-02-11

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LinkedList基于双向链表

你用的好像是remove(index)。。。

LonelyCoder2012 2014-02-10

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引用 6 楼 sunbo624 的回复:

你测试是用的下标吧 remove(index) 这样删除中间元素一定是arraylist效率高因为不用遍历了书上说的应该是remove(object)这种方法两种类型都要找元素这样linkedlist效率就高

那尾部删除为什么依然是ArrayList效率高呢

sunbo624 2014-02-10

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你测试是用的下标吧 remove(index) 这样删除中间元素一定是arraylist效率高因为不用遍历了书上说的应该是remove(object)这种方法两种类型都要找元素这样linkedlist效率就高

LonelyCoder2012 2014-02-10

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引用 4 楼 fangmingshijie 的回复:

arraylist是基于动态数组的数据结构，linkedlist基于链表的数据结构。随机访问ArrayList效率高于linkedlist。remove操作linkelist高于arraylist，arraylist要移动数据的。这是数组的特性。

版主大人，你木有看清楚我的问题啊。。。

花谢尊前不敢香 2014-02-10

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arraylist是基于动态数组的数据结构，linkedlist基于链表的数据结构。随机访问ArrayList效率高于linkedlist。remove操作linkelist高于arraylist，arraylist要移动数据的。这是数组的特性。

LonelyCoder2012 2014-02-10

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引用 2 楼 kiyoki 的回复:

LinkedList遇上你这种随机索引是要吐血的啊，又不是数组存储不可以randomAccess，只能一个一个读下去中部最耗时的原因你可以看jdk源码，位置小于一般长度从头读起大于一半长度从尾读起，自然最费时是读到中间

既然LinkedList位置大于一半长度从尾读起，那为什么尾部删除依然是ArrayList完胜LinkedList。。。比如大小为1000W，操作次数1000W时，测试结果： ArrayList尾部删除耗时：57ms LinkedList尾部删除耗时：156ms

kiyoki 2014-02-10

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引用 16 楼 jplx10001 的回复:

[quote=引用 11 楼 kiyoki 的回复:] [quote=引用 3 楼 LonelyCoder2012 的回复:] [quote=引用 2 楼 kiyoki 的回复:] LinkedList遇上你这种随机索引是要吐血的啊，又不是数组存储不可以randomAccess，只能一个一个读下去中部最耗时的原因你可以看jdk源码，位置小于一般长度从头读起大于一半长度从尾读起，自然最费时是读到中间

既然LinkedList位置大于一半长度从尾读起，那为什么尾部删除依然是ArrayList完胜LinkedList。。。比如大小为1000W，操作次数1000W时，测试结果： ArrayList尾部删除耗时：57ms LinkedList尾部删除耗时：156ms[/quote] 如果是删最后一个元素，ArrayList删除只是将最后的元素置空，然后将size减少，LinkedList是进入元素所在节点，然后找到前一个节点，将前一个节点的next指向置空，ArrayList动作似乎更少可以试一下删除倒数第x个的元素，触发ArrayList数组的复制操作试验下 [/quote] 我是楼主。。。上面三连了回复不了。。。试了一下，我发现LinkedList遍历耗时要比ArrayList数组复制耗时要多得多。。。据我估计，LinkedList删除效率比ArrayList高的索引阀值应该是小于总数的一半的某个值，只有索引比这个阀值小的时候，LinkedList的删除操作效率才有优势。。。前提是都是随机访问。。。请指正！[/quote] LinkedList对于随机访问本身就弱 ArrayList的内部数组是一个native method，不同架构效率可能不同不一定和size一半有关系楼上有个楼都说了，LinkedList删除快针对于remove(Object o)的情况，此情况下两种List都要遍历后才可以删除，LinkedList优势就很明显了对于不同情况采取不同策略才是正道。

jplx10001 2014-02-10

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引用 11 楼 kiyoki 的回复:

[quote=引用 3 楼 LonelyCoder2012 的回复:] [quote=引用 2 楼 kiyoki 的回复:] LinkedList遇上你这种随机索引是要吐血的啊，又不是数组存储不可以randomAccess，只能一个一个读下去中部最耗时的原因你可以看jdk源码，位置小于一般长度从头读起大于一半长度从尾读起，自然最费时是读到中间

LonelyCoder2012 2014-02-10

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引用 10 楼 Lsheep 的回复:

把你测试代码贴出来看看，理论上不会出现你说的那个结果。

代码如下，比较丑。。。见谅：


		int capacity = 100000, delCount = 10000;
		List<Integer> a1List = new ArrayList<Integer>(),
				a2List = new ArrayList<Integer>(),
				a3List = new ArrayList<Integer>(),
				l1List = new LinkedList<Integer>(),
				l2List = new LinkedList<Integer>(),
				l3List = new LinkedList<Integer>();
		
		for( int i = 0; i < capacity; i++ ) {
			a1List.add( i );
			a2List.add( i );
			a3List.add( i );
			l1List.add( i );
			l2List.add( i );
			l3List.add( i );
		}
		
		long start = 0, duration = 0;
		
		start = System.currentTimeMillis();
		for( int i = 0; i < delCount; i++ ) {
			a1List.remove( capacity - i - 1 );
		}
		duration = System.currentTimeMillis() - start;
		System.out.println( "ArrayList尾部删除耗时：" + duration + "ms");
		
		start = System.currentTimeMillis();
		for( int i = 0; i < delCount; i++ ) {
			l1List.remove( capacity - i - 1 );
		}
		duration = System.currentTimeMillis() - start;
		System.out.println( "LinkedList尾部删除耗时：" + duration + "ms");
		
		start = System.currentTimeMillis();
		for( int i = 0; i < delCount; i++ ) {
			a2List.remove( ( capacity - i - 1 ) / 2 );
		}
		duration = System.currentTimeMillis() - start;
		System.out.println( "ArrayList中部删除耗时：" + duration + "ms" );
		
		start = System.currentTimeMillis();
		for( int i = 0; i < delCount; i++ ) {
			l2List.remove( ( capacity - i -1 ) / 2 );
		}
		duration = System.currentTimeMillis() - start;
		System.out.println( "LinkedList中部删除耗时：" + duration + "ms" );
		
		start = System.currentTimeMillis();
		for( int i = 0; i < delCount; i++ ) {
			a3List.remove( 0 );
		}
		duration = System.currentTimeMillis() - start;
		System.out.println( "ArrayList首部删除耗时：" + duration + "ms" );
		
		start = System.currentTimeMillis();
		for( int i = 0; i < delCount; i++ ) {
			l3List.remove( 0 );
		}
		duration = System.currentTimeMillis() - start;
		System.out.println( "LinkedList首部删除耗时：" + duration + "ms" );

LonelyCoder2012 2014-02-10

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引用 9 楼 dibaotianjing 的回复:

你的数据准确不测试了多少次？

应该准确，测试次数我写了啊。。。1楼的大小10W，操作次数1W；3楼的大小和操作次数都是1000W

LonelyCoder2012 2014-02-10

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引用 8 楼 sunbo624 的回复:

[quote=引用 7 楼 LonelyCoder2012 的回复:] [quote=引用 6 楼 sunbo624 的回复:] 你测试是用的下标吧 remove(index) 这样删除中间元素一定是arraylist效率高因为不用遍历了书上说的应该是remove(object)这种方法两种类型都要找元素这样linkedlist效率就高

那尾部删除为什么依然是ArrayList效率高呢[/quote] 尾部和中部有什么区别 ArrayList用下标没差[/quote] 按2楼那位仁兄的说法，LinkedList当索引超过长度一般时是从尾部开始查找的，于是LinkedList的尾部删除和中部删除当然就不一样了。

王二北 2014-02-10

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这种问题，看看源码就明了了， ArrayList底层就是一个Object[]数组，数组都是定长的，那么ArrayList怎么实现动态变长呢，那就是在需要时（比如添加新元素，原始的数组长度不够了），创建一个新的数组，然后把原始数据和新插入的数据copy到新的数组里面，如果是删除的话，删除项后面有元素时，后面的元素都有向前移动。 LinkedList底层实现不再是Object数组，而是一个单向的带头的双向链表(LinkedList的内部类Entry)。删除元素时，只需要修改要删除项的前一个元素的next引用和后一个元素的prev引用即可。所以在删除方面，LinkedList要比ArrayList效率高一些。数据结构好久没看过了，大致是这个意思吧，说的不对的地方，其他同志请指正。

kiyoki 2014-02-10