java linkedlist 同步_Java集合详解2:LinkedList和Queue

今天我们来探索一下LinkedList和Queue,以及Stack的源码。

具体代码在我的GitHub中可以找到

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LinkedList概述

LinkedList与ArrayList一样实现List接口,只是ArrayList是List接口的大小可变数组的实现,LinkedList是List接口链表的实现。基于链表实现的方式使得LinkedList在插入和删除时更优于ArrayList,而随机访问则比ArrayList逊色些。

LinkedList实现所有可选的列表操作,并允许所有的元素包括null。

除了实现 List 接口外,LinkedList 类还为在列表的开头及结尾 get、remove 和 insert 元素提供了统一的命名方法。这些操作允许将链接列表用作堆栈、队列或双端队列。

此类实现 Deque 接口(双端队列,支持在两端插入和删除),为 add、poll 提供先进先出队列操作,以及其他堆栈和双端队列操作。

所有操作都是按照双重链接列表的需要执行的。在列表中编索引的操作将从开头或结尾遍历列表(从靠近指定索引的一端)。

同时,与ArrayList一样此实现不是同步的。

(以上摘自JDK 6.0 API)。

源码分析

定义

首先我们先看LinkedList的定义:

public class LinkedList

extends AbstractSequentialList

implements List, Deque, Cloneable, java.io.Serializable

从这段代码中我们可以清晰地看出LinkedList继承AbstractSequentialList,实现List、Deque、Cloneable、Serializable。其中AbstractSequentialList提供了 List 接口的骨干实现,从而最大限度地减少了实现受“连续访问”数据存储(如链接列表)支持的此接口所需的工作,从而以减少实现List接口的复杂度。Deque一个线性 collection,支持在两端插入和移除元素,定义了双端队列的操作。

属性

在LinkedList中提供了两个基本属性size、header。

private transient Entry header = new Entry(null, null, null);private transient int size = 0;其中size表示的LinkedList的大小,header表示链表的表头,Entry为节点对象。

private static class Entry {

E element;        //元素节点

Entry next;    //下一个元素

Entry previous;  //上一个元素

Entry(E element, Entry next, Entry previous) {

this.element = element;

this.next = next;

this.previous = previous;

}

}

上面为Entry对象的源代码,Entry为LinkedList的内部类,它定义了存储的元素。该元素的前一个元素、后一个元素,这是典型的双向链表定义方式。

构造方法

LinkedList提供了两个构造方法:LinkedList()和LinkedList(Collection extends E> c)。

/**

* 构造一个空列表。

*/

public LinkedList() {

header.next = header.previous = header;

}

/**

* 构造一个包含指定 collection 中的元素的列表,这些元素按其 collection 的迭代器返回的顺序排列。

*/

public LinkedList(Collection extends E> c) {

this();

addAll(c);

}

LinkedList()构造一个空列表。里面没有任何元素,仅仅只是将header节点的前一个元素、后一个元素都指向自身。

LinkedList(Collection extends E> c): 构造一个包含指定 collection 中的元素的列表,这些元素按其 collection 的迭代器返回的顺序排列。该构造函数首先会调用LinkedList(),构造一个空列表,然后调用了addAll()方法将Collection中的所有元素添加到列表中。以下是addAll()的源代码:

/**

* 添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾,顺序是指定 collection 的迭代器返回这些元素的顺序。

*/

public boolean addAll(Collection extends E> c) {

return addAll(size, c);

}

/**

* 将指定 collection 中的所有元素从指定位置开始插入此列表。其中index表示在其中插入指定collection中第一个元素的索引

*/

public boolean addAll(int index, Collection extends E> c) {

//若插入的位置小于0或者大于链表长度,则抛出IndexOutOfBoundsException异常

if (index < 0 || index > size)

throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size);

Object[] a = c.toArray();

int numNew = a.length;    //插入元素的个数

//若插入的元素为空,则返回false

if (numNew == 0)

return false;

//modCount:在AbstractList中定义的,表示从结构上修改列表的次数

modCount++;

//获取插入位置的节点,若插入的位置在size处,则是头节点,否则获取index位置处的节点

Entry successor = (index == size ? header : entry(index));

//插入位置的前一个节点,在插入过程中需要修改该节点的next引用:指向插入的节点元素

Entry predecessor = successor.previous;

//执行插入动作

for (int i = 0; i < numNew; i++) {

//构造一个节点e,这里已经执行了插入节点动作同时修改了相邻节点的指向引用

//

Entry e = new Entry((E) a[i], successor, predecessor);

//将插入位置前一个节点的下一个元素引用指向当前元素

predecessor.next = e;

//修改插入位置的前一个节点,这样做的目的是将插入位置右移一位,保证后续的元素是插在该元素的后面,确保这些元素的顺序

predecessor = e;

}

successor.previous = predecessor;

//修改容量大小

size += numNew;

return true;

}

在addAll()方法中,涉及到了两个方法,一个是entry(int index),该方法为LinkedList的私有方法,主要是用来查找index位置的节点元素。

/**

* 返回指定位置(若存在)的节点元素

*/

private Entry entry(int index) {

if (index < 0 || index >= size)

throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: "

+ size);

//头部节点

Entry e = header;

//判断遍历的方向

if (index < (size >> 1)) {

for (

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