LinkedList源码解析 --基于JDK1.8

文章目录

    • 结构
    • 用于存放节点的数据结构
    • LinkedList的属性
    • 构造器
    • 重要方法
      • add方法
      • contains方法
      • get方法
      • set方法
      • toArray()
      • peek()
      • poll()
      • push方法
    • 关于LinkedList的随机访问遍历方式
    • 可以当做队列使用

结构

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
..
}

LinkedList继承自AbstractSequentialList,实现了接口List、Deque、Cloneable、java.io.Serializable。
不支持随机访问。

用于存放节点的数据结构

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;
        }
    }

Node类为LinkedList的内部私有类,用来储存节点。
E:为节点中储存的元素。
next:指向下一个节点。
prev:指向前一个节点。

LinkedList的属性

	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;

size:记录LinkedList的大小。
first:头结点。
last:尾结点。

构造器

	//空构造器
	public LinkedList() {
    }

    /**
     * Constructs a list containing the elements of the specified
     * collection, in the order they are returned by the collection's
     * iterator.
     *
     * @param  c the collection whose elements are to be placed into this list
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
     //传入集合的构造器
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

重要方法

add方法

add(E e)

public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }
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++;
    }

插入一个元素到尾结点。

add(int index, E element)

public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);//检查参数合法性

        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
        	//node(index)方法返回index位置的结点,如果index大于size的一半就从后往前找,否则从前往后找
            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++;
    }

插入元素到指定位置。

addAll()

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        return addAll(size, c);
    }
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        checkPositionIndex(index);//检查参数合法性

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        if (numNew == 0)
            return false;

        Node<E> pred, succ;
        if (index == size) {
            succ = null;
            pred = last;
        } else {
            succ = node(index);
            pred = succ.prev;
        }

        for (Object o : a) {
            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
            Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
            if (pred == null)
                first = newNode;
            else
                pred.next = newNode;
            pred = newNode;
        }

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

        size += numNew;
        modCount++;
        return true;
    }

加入集合到LInkedList

contains方法

public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) != -1;
    }
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;
    }

遍历链表找到元素o

get方法

public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }
    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;
        }
    }

做了查找优化,如果index小于size的一半,就从前向后找,反之从后向前找。

set方法

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

找到结点,然后改变值

toArray()

public Object[] toArray() {
        Object[] result = new Object[size];
        int i = 0;
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
            result[i++] = x.item;
        return result;
    }

遍历链表,把元素一个个加入到数组中。

peek()

public E peek() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
    }

返回头结点

poll()

public E poll() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
        // assert f == first && f != null;
        final E element = f.item;
        final Node<E> next = f.next;
        f.item = null;
        f.next = null; // help GC
        first = next;
        if (next == null)
            last = null;
        else
            next.prev = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

弹出第一个结点

push方法

	public void push(E e) {
        addFirst(e);
    }

	public void addFirst(E e) {
        linkFirst(e);
    }
    private void linkFirst(E e) {
        final Node<E> f = first;
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
        first = newNode;
        if (f == null)
            last = newNode;
        else
            f.prev = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

插入元素到第一个位置

关于LinkedList的随机访问遍历方式

forint i = 0;,i<list.size;i++{
	list.get(i);
}

这种遍历方式效率十分低下,具体原因见下:

查看get源码可知:

public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }

get调用了node(index)方法,查看node方法:

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;
        }
    }

node方法每次都在遍历链表,可知随机访问遍历方式时间复杂度为O(n^2).

可以当做队列使用

LinkedList的peek、pop、push方法等可以完全当做队列使用。

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