LinkList
概述
LinkList是List接口的实现类,与ArrayList不同的是,ArrayList采用的是大小可变的数组实现,LinkList采用的是双向链表的实现方式,基于链表的实现方式使得在插入和删除是比ArrayList要好一些,但是随机访问则数组要好一些。
实现原理(源码分析)
实现原理要点概括
1.LinkList采用的是双向链表非同步的方式实现,允许null在内的所有元素。
LinkList类的定义
public class LinkedList
extends AbstractSequentialList
implements List, Deque, Cloneable, java.io.Serializable{}
从上面的代码可以看出一下几点;
1.LinkList继承了AbstractSequentialList的双向链表,这个和ArrayList不同,ArrayList继承的是AbstractList。
2.LinkList实现了List接口,能对它进行队列操作。
3.LinkList实现了Deque接口,表明可以用作双向队列操作。
4.LinkList实现了Cloneable接口,表明可以实现克隆操作。
5.Linklist实现了Serializable接口,表明支持序列化,可以通过序列化传输。
继承AbstractSequentialList的必然性
AbstractSequentialList的源码如下:
public abstract class AbstractSequentialList extends AbstractList {
可以看出AbstractSequentialList这个类是一个抽象类,而且也继承了AbstractList类,再看里面的方法,如下:
public E get(int index) {
try {
return listIterator(index).next();
} catch (NoSuchElementException exc) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
}
}
public E set(int index, E element) {
try {
ListIterator e = listIterator(index);
E oldVal = e.next();
e.set(element);
return oldVal;
} catch (NoSuchElementException exc) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
}
}
public void add(int index, E element) {
try {
listIterator(index).add(element);
} catch (NoSuchElementException exc) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
}
}
public E remove(int index) {
try {
ListIterator e = listIterator(index);
E outCast = e.next();
e.remove();
return outCast;
} catch (NoSuchElementException exc) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
}
}
从上述代码可以看出,AbstractSequentialList类实现了这个操作集合的基本也是骨干的方法,LinkList是双向链表,他继承了AbstractSequentialList这个类,就相当于已经实现了这些方法。
双向链表
因为我还是小白,对于数据结构方面的知识,还有很多不知道,简单说说什么是链表吧,
链表:链式存储的线性表,简称链表,链表由多个链表元素组成,这些元素称之为节点,节点之间通过逻辑连接,形成链式存储结构。
链表分为两个域:值域和链域,值域用来存放节点的值,链域用来存放下一个节点的地址或位置。
双向链表中的节点,保存业务数据和前一个节点信息和后一个节点信息,如下:
LinkList类属性
transient int size = 0;
transient Node first;
transient Node last;
first是双向链表的头结点,last是尾节点,size是双向链表中节点实例的个数。其中Node类如下:
private static class Node {
E item;
Node next;
Node prev;
Node(Node prev, E element, Node next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
Node节点类很简单,item存放数据,next和prev分别存放前后节点信息。
LinkList构造器方法
public LinkedList() {}
public LinkedList(Collection extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
LinkList集合中添加单一元素
向LinkList中添加元素,调用add(E e);方法,源码如下:
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
void linkLast(E e) {
final Node l = last;
final Node newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
源码分析:调用add(E e)方法添加元素,方法中调用linkLast(E e)方法,得到当前集合的最后节点,再创建一个新的节点,创建节点的方法,如下:
Node(Node prev, E element, Node next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
将最后节点改为型创建的节点,在判断添加元素之前的末尾节点是否为空,不为空,就指向新节点,同时将节点实例个数加1。
LinkList集合移除指定元素
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
private void checkElementIndex(int index) {
if (!isElementIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private boolean isElementIndex(int index) {
return index >= 0 && index < size;
}
E unlink(Node x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node next = x.next;
final Node 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;
}
源码分析:从LinkList集合中移除一个元素时调用remove(int index),先调用 checkElementIndex(index);方法对要移除的位置进行判断,判断是否大于0并且小于当前集合的大小,否则抛出IndexOutOfBoundsException异常。在执行unlink(node(index));方法,根据node(index)方法得到指定位置的节点,在执行删除操作。
LinkList清除元素
public void clear() {
for (Node x = first; x != null; ) {
Node next = x.next;
x.item = null;
x.next = null;
x.prev = null;
x = next;
}
first = last = null;
size = 0;
modCount++;
}
取LinkList元素
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
Node node(int index) {
if (index < (size >> 1)) {
Node x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
Node x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
数据包含
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) {
for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null)
return index;
index++;
}
} else {
for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}
从前往后找,返回形参元素在集合中的索引,不存在就返回-1。
迭代器,使用listIterator(int index)
public ListIterator listIterator(int index) {
checkPositionIndex(index);
return new ListItr(index);
}
由于LinkList也继承了AbstractSequentialList,也可以使用iterator遍历,如下:
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("AA");
linkedList.add("BB");
ListIterator listIterator = linkedList.listIterator();
while(listIterator.hasNext()){
System.out.println(listIterator.next());
}
Iterator iterator = linkedList.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
反向迭代器,使用descendingIterator()方法。
public Iterator descendingIterator() {
return new DescendingIterator();
}
private class DescendingIterator implements Iterator {
private final ListItr itr = new ListItr(size());
public boolean hasNext() {
return itr.hasPrevious();
}
public E next() {
return itr.previous();
}
public void remove() {
itr.remove();
}
}
使用方法同正向迭代器一样。
总结:
LinkList的相关用法和ArrayList一样,我们学习的是他们的实现原理,重点在于源码解析和数据结构,有关数据结构的深层次学习将在后续学习中。