標題 : LinkedList
概述
LinkedList與ArrayList一樣實現List接口。 只是ArrayList是List接口的大小可變數組的實現;&LinkedList是List接口鏈表的實現。基於鏈表實現的方式使得LinkedList在插入和刪除時更優於ArrayList,而隨機訪問則沒有ArrayList效率快。
LinkedList實現所有可選的列表操作,並允許所有的元素包括null。
除了實現 List 接口外,LinkedList 類還爲在列表的開頭及結尾 get、remove 和 insert 元素提供了統一的命名方法。這些操作允許將連接列表用作堆棧、隊列或雙端隊列。
此類實現 Deque 接口,爲 add、poll 提供先進先出隊列操作,以及其他堆棧和雙端隊列操作。
所有操作都是按照雙重連接列表的需要執行的。在列表中編索引的操作將從開頭或結尾遍歷列表(從靠近指定索引的一端)。
同時,與ArrayList一樣此實現不是同步的。
源碼分析
1、LinkedList源碼定義:
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
從這段代碼中可以看出LinkedList繼承AbstractSequentialList,實現List、Deque、Cloneable、Serializable。其中AbstractSequentialList提供了 List 接口的骨幹實現,從而最大限度地減少了實現受“連續訪問”數據存儲(如鏈接列表)支持的此接口所需的工作,從而以減少實現List接口的複雜度。Deque一個線性 collection,支持在兩端插入和移除元素,定義了雙端隊列的操作。
2、兩個基本屬性:size、header
transient int size = 0;
transient Entry header =new Entry(null,null,null);
其中size表示的LinkedList的大小,header表示鏈表的表頭,Entry爲節點對象。
private static class Entry<E> {
E element; //元素節點
Entry<E> next; //下一個元素
Entry<E> previous; //上一個元素
Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {
this.element = element;
this.next = next;
this.previous = previous;
}
}
上面爲Entry對象的源代碼,Entry爲LinkedList的內部類,它定義了存儲的元素。
該元素的前一個元素、後一個元素,這是典型的雙向鏈表定義方式。
3、構造方法
LinkedList提供了兩個構造方法:LinkedList()和LinkedList(Collection<? extends E> c)
/**
* 構造一個空列表.
*/
public LinkedList() {
}
/**
* 構造一個包含指定 collection 中的元素的列表,這些元素按其 collection 的迭代器
* 返回的順序排列.
*/
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
LinkedList()構造一個空列表。裏面沒有任何元素,僅僅只是將header節點的前一個元素、後一個元素都指向自身。
LinkedList(Collection<? extends E> c): 構造一個包含指定 collection 中的元素的列表,這些元素按其 collection 的迭代器返回的順序排列。該構造函數首先會調用LinkedList(),構造一個空列表,然後調用了addAll()方法將Collection中的所有元素添加到列表中。以下是addAll()的源代碼:
/**
* 添加指定 collection 中的所有元素到此列表的結尾,順序是指定 collection 的迭代器
* 返回這些元素的順序。
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
/**
* 將指定 collection 中的所有元素從指定位置開始插入此列表。其中index表示在其中
* 插入指定collection中第一個元素的索引
*/
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
checkPositionIndex(index);//檢查下標合法性
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length; //插入元素的個數
//若插入的元素爲空,則返回false
if (numNew == 0)
return false;
//獲取插入位置的節點succ,若插入的位置在size處,則是頭節點,否則獲取index位置處的節點
//插入位置的前一個節點pred,在插入過程中需要修改該節點的next引用:指向插入的節點元素
LinkedList.Node<E> pred, succ;
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
} else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
//執行插入動作
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
//構造一個節點newNode,這裏已經執行了插入節點動作同時修改了相鄰節點的指向引用
LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(pred, e, null);
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
//修改插入位置的前一個節點,這樣做的目的是將插入位置右移一位,保證後續的元素
//是插在該元素的後面,確保這些元素的順序
pred = newNode;
}
if (succ == null) {
last = pred;
} else {
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
//修改容量大小
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
在addAll()方法中,涉及到了兩個方法:
一個是checkPositionIndex(int index),該方法爲LinkedList的私有方法,主要是用來檢查下標合法性;
另一個是node(int index),該方法主要是用來查找index位置的節點元素。
/*
* 判斷下標合法性,合法就返回true,否則拋異常。
*/
private void checkPositionIndex(int index) {
if (!isPositionIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private boolean isPositionIndex(int index) {
return index >= 0 && index <= size;
}
/**
* 返回指定位置(若存在)的節點元素
*/
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
//判斷遍歷的方向
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;
}
}
從該方法有兩個遍歷方向中就可以看出:LinkedList是雙向鏈表,這也是在構造方法中爲什麼需要將header的前、後節點均指向自己。
所以只需要知道:LinkedList是雙向鏈表。
LinkedList中幾個常用方法的源碼分析
【增】
/*
* add(E e): 將指定元素添加到此列表的結尾。
*/
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
方法調用linkLast方法,然後直接返回true,對於linkLast()而已,它爲LinkedList的私有方法
/**
* Links e as first element.
*/
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first;
//構造一個新結點 newEntry,
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
first = newNode;
//修改newNode 的前後節點的引用,確保其鏈表的引用關係是正確的
if (f == null)
last = newNode;
else
f.prev = newNode;
size++; //容量+1
modCount++; //修改次數+1
}
在linkLast方法中無非就是:構建一個新節點newNode ,然後修改其前後的引用。
LinkedList還提供了其他的增加方法:
add(int index, E element):在此列表中指定的位置插入指定的元素。
addAll(Collection<? extends E> c):添加指定 collection 中的所有元素到此列表的結尾,順序是指定 collection 的迭代器返回這些元素的順序。
addAll(int index, Collection<? extends E> c):將指定 collection 中的所有元素從指定位置開始插入此列表。
addFirst(E e): 將指定元素插入此列表的開頭。
addLast(E e): 將指定元素添加到此列表的結尾。
【刪】
remove(Object o):從此列表中移除首次出現的指定元素(如果存在)。該方法的源代碼如下:
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
該方法首先會判斷移除的元素是否爲null,然後迭代這個鏈表找到該元素節點,最後調用remove(Node e),remove(Node e)是LinkedList中所有移除方法的基礎方法,如下:
/*
* 從這個列表中刪除指定位置的元素。
*/
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);//檢查下標的合法性,上面已經分析過
return unlink(node(index));
}
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
//保留被移除的元素:要返回
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;
}
clear(): 從此列表中移除所有元素。
remove():獲取並移除此列表的頭(第一個元素)。
remove(int index):移除此列表中指定位置處的元素。
remove(Objec o):從此列表中移除首次出現的指定元素(如果存在)。
removeFirst():移除並返回此列表的第一個元素。
removeFirstOccurrence(Object o):從此列表中移除第一次出現的指定元素(從頭部到尾部遍歷列表時)。
removeLast():移除並返回此列表的最後一個元素。
removeLastOccurrence(Object o):從此列表中移除最後一次出現的指定元素(從頭部到尾部遍歷列表時)。
【改】
/*
* 將指定的元素替換指定位置的元素;
*/
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}
【查】
/**
* 對於查找方法的源碼就是迭代,比對,然後就是返回當前值。
* get(int index):返回此列表中指定位置處的元素。
* getFirst():返回此列表的第一個元素。
* getLast():返回此列表的最後一個元素。
* indexOf(Object o):返回此列表中首次出現的指定元素的索引,如果此列表中不包含該元素,則返回 -1。
* lastIndexOf(Object o):返回此列表中最後出現的指定元素的索引,如果此列表中不包含該元素,則返回 -1。
*/
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);//檢查下標的合法性,上面已經分析過
return node(index).item; //查找index位置的節點元素。
}