关于LinkedList经验分享(源码分析)

集合的作用就是以一定的方式组织,存储数据。对于LinkedList,我认为需要的关注以下内容:
 1.集合的基本存储单元
 2.集合的增删改查基本操作的实现
 3.存储数据的要求,是否为空,是否允许重复
 4.存放与读取是否有序
 5.是否线程安全

基本存储单元

 LinkedList的源码片段:

    transient int size = 0;

    /**
     * Pointer to first node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (first.prev == null && first.item != null)
     */
    transient Node<E> first;

    /**
     * Pointer to last node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (last.next == null && last.item != null)
     */
    transient Node<E> last;

双向链表实现,链表长度size,头指针first,尾指针last。

集合的增删改查基本操作的实现

1.新增元素

    void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

新建一个l节点指向当前last节点,新建一个newNode节点,将newNode的prev指向l地址,last节点指向newNode,如果链表中无数据,将first节点指向newNode,如果存在数据,将l节点指向newNode节点,这样就实现了l与newNode的双向链接。

    public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));
    }
    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        final Node<E> pred = succ.prev;
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

插入元素时,当插入的是最后一个元素时(即顺序插入),和add方法一致,这里分析下中间插入。新建一个pred节点指向当前succ节点的上一个位置,新建newNode节点,newNode的prev指向pred,next指向succ,此时newNode节点已经链接了前后节点,接下来需要将前节点的next指向newNode,及将后节点的prev指向newNode,这样,newNode的双向链接就完成了。

2.修改元素

    public E set(int index, E element) {
        checkElementIndex(index);
        Node<E> x = node(index);
        E oldVal = x.item;
        x.item = element;
        return oldVal;
    }


用node方法取出节点,修改val,后面分析node方法。


3.删除元素

    E unlink(Node<E> x) {
        // assert x != null;
        final E element = x.item;
        final Node<E> next = x.next;
        final Node<E> prev = x.prev;

        if (prev == null) {
            first = next;
        } else {
            prev.next = next;
            x.prev = null;
        }

        if (next == null) {
            last = prev;
        } else {
            next.prev = prev;
            x.next = null;
        }

        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

先找出当前节点x的前后节点,prev节点及next节点。将prev的next指向next节点,将next的prev指向prev节点,最后将x的prev和next设置为null。

4.寻址

    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);

        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

寻址方式比较重要,这里用了位运算,加快速度。当index小于长度的一般,从头开始寻址;反之从尾部开始寻址。


其实链表操作的分析最好在纸上画出来,先找出当前节点的前后节点,更改链接的方向,一目了然。

存储数据的要求,是否为空,是否允许重复

允许为空或者null,允许重复

存放与读取是否有序

底层实现是双向链表,所以有序

是否线程安全

非线程安全,因为所有方法都是不同步的。

LinkedList与ArrayList的比较

LinkdList基于Node数组的实现,每次插入都需new一个Node对象,并维护一些引用地址,所以耗费的空间和时间比ArrayList要大。但是当集合的数据量变大,而且需要中间插入数据的操作变多,ArrayList就需要耗费大量时间和空间去进行数据copy,大大降低了性能,这时LinkedList的优势就显现出来了。总体来说,LinkedList快在维持引用关系,慢在寻址,但ArrayList快在寻址,慢在数组的copy。

再说一下迭代的问题,ArrayList实现了RandomAccess接口,支持快速随机访问,ArrayList在随机或连续访问列表是都有良好的性能,for和foreach的速度都很快。LinkedList在用foreach,即Iteratior迭代器访问时有良好的性能表现,但在普通for循环时,速度会慢的让人发狂。

以下为测试结果,单位ms:

init arrayList : 62
init linkedList : 47
init finished!
test005 ArrayList 普通for循环速度(10W条数据): 1
test006 ArrayList Iterator循环速度(10W条数据): 16
test007 LinkedList 普通for循环速度(10W条数据): 37781
test008 : LinkedList Iterator循环速度(10W条数据)16







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