最近处于老项目上线,新项目设计初期,稍有空闲,于是开始记录下学了忘忘了学系列之LinkedList源码。本篇主要记录以下几个点。
1、LinkedList使用示例及优势
2、LinkedList构造函数及属性
3、LinkedList核心方法分析
LinkedList底层基于双向链表的数据结构组织数据,理论上节点个数无上限(堆中放的下的情况下)。在插入删除较多的场景下,读相对较少的情况下效率高于ArrayList。
示例
import java.util.LinkedList;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("fuhang");
linkedList.add(0,"zhangsan");
linkedList.addLast("lisi");
linkedList.remove("lisi");
}
}
继承结构
构造函数
// LinkedList只有两个构造函数,带一个集合参数的和不带参数的
public LinkedList() {
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
属性
// 元素个数
transient int size = 0;
// 第一个元素的引用
transient Node<E> first;
// 最后一个元素的引用
transient Node<E> last;
// 节点类型
private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
下面根据示例作为小小的桃花源入口,然后看看桃花源内部有啥。
① add(E e)
此方法是大家最常用的方法,用于向LinkedList添加元素。具体代码如下
public boolean add(E e) {
//可以看出是尾插法
linkLast(e);
return true;
}
// 方法很简单,所以简单注释下
void linkLast(E e) {
// 获取尾结点
final Node<E> l = last;
// 创建新节点,前一个节点设为尾结点,后一个为null
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
// 更新尾结点指针
last = newNode;
// 如果之前尾结点为空,则将头结点设为新的节点,要不然将将之前尾结点的下一个节点
// 设为新创建节点
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
// 容量计数器和修改计数器都自增
size++;
modCount++;
}
② remove(Object o)
此方法主要用来删除指定对象元素
public boolean remove(Object o) {
// 如果给定待删元素为null
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
// 如果给定数据不为null
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
E unlink(Node<E> x) {
// 这里内部其他函数保证了x!=null
// assert x != null;
// 拿到给定元素值、前后节点引用
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
// 如果prev == null,则说明删除头结点,那么更新头结点引用
// 要不然将prev.next赋值为x的下一个节点
if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
// 如果next为空,则说明删除的是尾结点,那么更新尾结点引用
// 要不然将下一个节点的前向引用更新为待删节点的前一个节点
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
// 将x.item=null,方便GC
x.item = null;
// 元素计数器自减1,修改次数自增1
size--;
modCount++;
return element;
}
③ get(int index)
此方法主要用来获取给定位置的元素,在方法内部有头尾指针和元素计数器,使得程序可以判断给定索引处于链表前半段还是后半段,使得遍历次数最多为N/2
public E get(int index) {
// 范围检查
checkElementIndex(index);
// 获取给定索引位置元素值
return node(index).item;
}
private void checkElementIndex(int index) {
if (!isElementIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private boolean isElementIndex(int index) {
return index >= 0 && index < size;
}
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
// 判断index是在前半部分还是后半部分
// 根据index所处位置选择从头遍历还是从尾部遍历
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;
}
}
剩下方法一起分析
头部添加元素
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
// 方法如下
private void linkFirst(E e) {
// 获取头结点
final Node<E> f = first;
// 创建新节点
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
// 更新头结点引用
first = newNode;
// 如果之前头结点为空,那么顺带将尾结点引用更新。
// 要不然将原先头结点的pre引用指向新创建节点
if (f == null)
last = newNode;
else
f.prev = newNode;
size++;
modCount++;
}
指定位置添加元素
// 在指定位置添加元素
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
// 如果index大于size直接添加到尾部,在这里有个疑问,为什么判断了尾插不判断首插
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
// 获取即将成为后继节点的节点的前一个节点
final Node<E> pred = succ.prev;
// 创建新节点并设定前后节点
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
// 让原后继节点的前一个节点指向新节点
succ.prev = newNode;
// 如果原先后继节点的前一个为空,则更新头结点引用
// 要不然将前一个节点的next指向当前创建的新节点
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
删除指定位置节点
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
获取指定元素在链表中的位置O(N)
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null)
return index;
index++;
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}
队列操作–获取队首元素
这里只是抛砖引玉说下和队列数据结构相关的方法,更多方法和队列操作类似
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
栈操作–弹出栈顶元素
这里只是抛砖引玉说下和栈数据结构相关的方法,更多方法和栈操作类似
public E poll() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
总结
由以上的分析可以知道LinkedList底层采用一个双向链表作为底层数据结构,从源码实现可以得出结论,我们可以将LinkedList当做链表、栈、队列、双端队列等多种数据结构来用。以上就是本次简单的学习记录。