263. Java 集合 - 遍历 List 时选用哪种方式？ArrayList vs LinkedList

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• [263. Java 集合 - 遍历 List 时选用哪种方式？`ArrayList` vs `LinkedList`](#263. Java 集合 - 遍历 List 时选用哪种方式？ArrayList vs LinkedList)
• • • [🔁 两种常见遍历方式](#🔁 两种常见遍历方式)
    • • [🟦 方式一：使用索引 `for (int i = 0; i < size; i++)`](#🟦 方式一：使用索引 for (int i = 0; i < size; i++))
      • [🟩 方式二：使用增强 `for`（隐式 `Iterator`）](#🟩 方式二：使用增强 for（隐式 Iterator）)
    • [🔍 对于 `ArrayList`，两种方式几乎一样](#🔍 对于 ArrayList，两种方式几乎一样)
    • • [⏱ 性能对比（1000 元素）](#⏱ 性能对比（1000 元素）)
    • [⚠️ 对于 `LinkedList`，差别巨大！](#⚠️ 对于 LinkedList，差别巨大！)
    • • [⏱ 性能对比（`1000` 元素）](#⏱ 性能对比（1000 元素）)
    • [🔄 是否应该复制 `LinkedList` 再遍历？](#🔄 是否应该复制 LinkedList 再遍历？)
    • [⏱ 基准测试：复制后再迭代](#⏱ 基准测试：复制后再迭代)
    • [🧠 性能背后的本质：`Pointer Chasing & Cache Miss`](#🧠 性能背后的本质：Pointer Chasing & Cache Miss)
    • • [💡 为什么 `LinkedList` 慢？](#💡 为什么 LinkedList 慢？)
    • [🧾 最终建议总结表格](#🧾 最终建议总结表格)

263. Java 集合 - 遍历 List 时选用哪种方式？ArrayList vs LinkedList

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🔁 两种常见遍历方式

我们有两种遍历方式：

🟦 方式一：使用索引 for (int i = 0; i < size; i++)

for (int index = 0; index < ints.size(); index++) {
   var v = ints.get(index); // 读取第 index 个元素
}

✅ 适用于支持随机访问的集合，如 ArrayList。

🟩 方式二：使用增强 for（隐式 Iterator）

for (var v : ints) {
   // v 是集合中的每个元素
}

✅ 实际上等价于使用 Iterator，但 JVM 编译器可对其优化。

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🔍 对于 ArrayList，两种方式几乎一样

因为 ArrayList 底层是数组，所以：

• ints.get(i) 实际是数组索引读取（O(1)）
• Iterator 本质上也是一层封装，差别极小

⏱ 性能对比（1000 元素）

遍历方式	耗时 (ms/op)
Iterator (for-each)	1.447
Index 访问	1.986

📌 小结：

• 虽然 index 方式管理变量稍重，但差异不大；
• JIT 编译器可以省略 Iterator 对象的创建 ，提高 for-each 效率。

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⚠️ 对于 LinkedList，差别巨大！

LinkedList.get(index) 每次都从头或尾走一遍链表，因此：

• list.get(i) 是 O(n) 操作
• 遍历中调用 get(i) n 次 → 总复杂度 O(n²) 😱

⏱ 性能对比（1000 元素）

遍历方式	耗时 (ms/op)
Iterator (for-each)	4.950
Index 访问	584.889

💥 足足慢了 100 倍！

🧠 类比讲解建议：

就像走迷宫，每走一步都得重新从入口出发 ------ 耗时自然爆炸。

📌 总结建议：

• ❌ 千万不要用 get(i) 遍历 LinkedList
• ✅ 使用 Iterator 才是正解

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🔄 是否应该复制 LinkedList 再遍历？

既然 LinkedList 指针太慢，那有没有可能......先复制成 ArrayList 再遍历？🤔

试试看这个例子：

var ints = IntStream.range(0, 1000)
                    .boxed()
                    .collect(Collectors.toCollection(LinkedList::new));

var copy = ints.stream().toList(); // 复制成 List（底层数组）
for (var v : copy) {
   // 访问元素
}

📌 为什么这招有效？

• toList() 会直接创建一个刚好大小的数组，效率高；
• 创建过程耗时低，只有迭代一次的 4%；
• 如果需要遍历多次，复制成本很快就能摊平。

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⏱ 基准测试：复制后再迭代

遍历次数	耗时 (ms/op)	说明
1	5.182	一次遍历，复制成本占 4%
10	14.031	很快 amortize 掉复制成本
100	100.104	相比原始遍历快了很多

📌 建议：

如果你要遍历多次、或者做随机读取，复制 LinkedList 是划算的！

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🧠 性能背后的本质：Pointer Chasing & Cache Miss

💡 为什么 LinkedList 慢？

因为每个元素都在堆内存的不同位置，遍历时：

• 需要不断"追踪"下一节点地址（pointer chasing）；
• 容易触发 CPU 的 cache miss，大幅增加访问延迟。

🧠 类比讲解建议：

就像你家书架有编号，但每本书放在不同房间，还要问人借钥匙开门 ------ 慢！

📌 对比数组结构：

特性	ArrayList	LinkedList
元素位置	连续内存	离散内存（靠引用串联）
读取成本	固定偏移 → 快（O(1)）	多次跳转 → 慢（O(n)）
遍历友好性	✅ 高	❌ 差

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🧾 最终建议总结表格

操作场景	建议使用容器	建议遍历方式
随机读取、频繁访问元素	✅ ArrayList	✅ index / for-each
插入/删除频繁（头/尾）	✅ LinkedList	✅ iterator`
遍历一次	都可接受	❗ LinkedList 别用 index
遍历多次	✅ ArrayList 或先复制	✅ for-each
大规模遍历性能敏感	✅ ArrayList	✅ for-each