ArrayList和LinkedList在内存占用上有何区别？
参考回答
ArrayList 和 LinkedList 是 Java 中两种常见的线性表实现，它们在内存占用上有显著的区别，主要体现在底层数据结构的不同。
内存占用的区别
1. ArrayList
- 底层数据结构：
ArrayList是基于动态数组实现的。- 元素是存储在连续的内存块中，所有元素的引用占用的内存是连续的。
- 内存占用：
- 每个元素只存储对象的引用（4 字节或 8 字节，具体取决于虚拟机）。
- 额外开销：为了动态扩容，
ArrayList的底层数组容量通常会比实际存储的元素多，这部分多出来的空间会占用额外内存。
- 特点：
- 内存使用相对紧凑，因为数组是连续分配的。
- 动态扩容时会有额外的内存开销，尤其是在扩容发生时，可能会有两份数据同时存在（旧数组和新数组）。
2. LinkedList
- 底层数据结构：
LinkedList是基于双向链表实现的。- 每个节点存储三个部分：
- 元素的引用（存储实际的数据）。
- 前一个节点的指针（指向链表中的前一个节点）。
- 后一个节点的指针（指向链表中的后一个节点）。
- 内存占用：
- 每个节点不仅需要存储对象的引用，还需要额外存储两个指针（前后指针），这导致
LinkedList比ArrayList消耗更多的内存。
- 每个节点不仅需要存储对象的引用，还需要额外存储两个指针（前后指针），这导致
- 特点：
- 内存占用较大，因为链表节点之间并不连续存储，每个节点都需要额外的指针字段。
- 不存在动态扩容的问题，但需要为每个节点的指针分配额外内存。
具体对比：单个元素的内存占用
以下是单个元素在 ArrayList 和 LinkedList 中的内存占用：
| 集合类型 | 存储的元素 | 指针数量 | 总内存占用 |
|---|---|---|---|
ArrayList |
元素引用 | 1 个 | 元素引用大小 + 数组的剩余容量的开销 |
LinkedList |
元素引用 + 前后指针 | 3 个 | 元素引用大小 + 2 × 指针大小 |
示例：内存占用计算
1. ArrayList 的内存模型
假设：
- 每个引用占用 4 字节。
ArrayList当前容量为10，但只存储了5个元素。
内存开销：
- 5 个有效元素的引用：
5 × 4 = 20字节。 - 空余容量的开销：
(10 - 5) × 4 = 20字节。 - 总内存：
20 + 20 = 40字节。
2. LinkedList 的内存模型
假设：
- 每个引用占用 4 字节。
- 每个节点有两个指针，指针占用 4 字节。
- 存储了
5个元素。
内存开销：
- 5 个节点的引用：
5 × 4 = 20字节。 - 5 个节点的前后指针：
5 × 2 × 4 = 40字节。 - 总内存：
20 + 40 = 60字节。
实际区别
1. 内存效率
- ArrayList：
- 内存紧凑，只存储元素引用和多余容量的开销。
- 随着元素数量增加，需要动态扩容（每次扩容为当前容量的 1.5 倍），这可能会带来瞬时的内存消耗。
- LinkedList：
- 每个节点都需要存储两个指针，因此内存占用更大，尤其是在存储大量元素时，额外的指针开销会显著增加。
2. 内存分配方式
ArrayList使用连续的内存块，如果存储的数据量过大，可能会因为无法分配足够大的连续内存而抛出OutOfMemoryError。LinkedList的节点存储在不连续的内存区域，因此不需要连续分配内存。
3. 动态扩容
ArrayList的动态扩容会浪费一些额外的内存空间（未使用的容量）。LinkedList不需要扩容，但需要为每个节点的指针分配额外的内存。
总结
| 对比点 | ArrayList | LinkedList |
|---|---|---|
| 底层结构 | 动态数组 | 双向链表 |
| 内存占用 | 较少（仅存储元素引用 + 数组预留容量的开销） | 较大（每个节点存储元素引用 + 前后指针） |
| 扩容机制 | 动态扩容，可能会瞬时增加内存消耗 | 无需扩容 |
| 连续内存需求 | 需要分配连续的内存 | 不需要连续内存 |
| 适用场景 | 适合存储大量元素且访问频繁的场景 | 适合频繁插入和删除操作的场景 |
选择建议
- 如果内存占用是关键因素，且数据量较大时，应优先选择
ArrayList。 - 如果需要频繁地在集合中插入或删除元素，
LinkedList是更好的选择，但需要考虑其较高的内存开销。