LinkedList詳解-源碼分析

時間 2020-05-22

標籤 linkedlist 詳解源碼分析欄目 Java 简体版

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LinkedList詳解-源碼分析

LinkedList是List接口的第二個具體的實現類，第一個是ArrayList，前面一篇文章已經總結過了，下面咱們來結合源碼，學習LinkedList。java

基於雙向鏈表實現node
便於插入和刪除，不便於遍歷數組
非線程安全安全
有序（鏈表維護順序）數據結構
...源碼分析

上面是LinkedList的一些特性。學習

1. LinkedList類聲明

源碼以下所示：this

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

初步分析：線程

繼承了AbstractSequentialList抽象類
實現了List、Deque、Cloneable、Serializable接口

思考：code

List、Cloneable、Serializable接口在上一篇ArrayList詳解裏已經分析過了，這個Deque接口是幹嗎的呢？

咳咳，先谷歌一下，發現Deque的意思是雙端隊列，這裏已經能夠看出LinkedList是基於雙向鏈表的一些端倪了，帶着這點疑問，咱們繼續往下看。

2. 成員變量

源碼以下所示：

transient int size = 0;

    transient Node<E> first;

    transient Node<E> last;

private static final long serialVersionUID = 876323262645176354L;

比ArrayList的成員變量少了好幾個呢。

初步分析：

size依然是集合內的元素個數
transient關鍵字標識變量不會被序列化
Node是節點的意思，具體代碼是什麼樣的？

Node的源碼以下所示：

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;
        }
    }

注意：此處只截取了Node的代碼，Node是LinkedList的靜態內部類，仍是在LinkedList.class文件內部的

分析：

聲明瞭三個成員變量
分別表示當前元素，下一個節點，上一個節點

也就是說，LinkedList的每個元素都是一個Node，而每個Node都儲存了三部份內容，由此也就證明了LinkedList是基於雙向鏈表的。

3. 構造方法

源碼以下所示：

public LinkedList() {
    }
  
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

分析：

LinkedList提供了兩個構造方法
分別是對應無參構造和傳入Collection子類進行構造

能夠發現，相對於ArrayList，LinkedList類並無指定容量的構造，這是爲何呢？

思考：

1. 這就是ArrayList和LinkedList底層依賴不一樣有關係，ArrayList底層是數組，LinkedList底層是雙向鏈表。數組初始化是須要聲明長度的，鏈表則不須要。

2. 傳入子類進行構造時，也是調用了無參構造方法，再調用addAll()方法，將全部元素添加進去

4. 經常使用方法分析

addFirst(E e)

源碼以下所示：

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++;
    }

addFirst()方法是在鏈表頭部插入一個元素，分析以下：

先獲取到原來的頭節點，賦值給f
建立一個新的節點newNode，該節點的next節點爲f
將newNode賦值給first
若是原來的頭節點是null的話，說明此時鏈表是空的，添加的是第一個元素，則將newNode也賦值給last節點
若是原來的頭節點不是null，那麼將原來的頭節點f的preNode設置爲newNode
鏈表長度加1，鏈表修改次數加1

add(E e)

源碼以下：

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++;
    }

add()方法默認是在鏈表的尾部進行添加元素。

分析：

此處的linkLast方法是否是很眼熟？和前面的linkeFirst基本一致噢
不一樣之處僅在於，linkFirst是對對頭節點進行變動，而linkLast是對尾節點進行變動
此處再也不贅述

get(int index)

源碼以下所示：

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

get()方法內隱藏着LinkedList不便於進行遍歷的真相！必定要搞明白哦。

分析：

第一步先確認index是否在正確的範圍內，範圍爲（0~size）
第二步調用node方法返回對應索引位置的節點元素

node()方法源碼以下：

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;
        }
    }

分析以下：

首先比較index和鏈表長度的1/2的大小
若是index小於鏈表長度的1/2，那麼就會從頭節點向index位置進行遍歷，直到獲取到相應節點並返回該節點
若是index大於鏈表長度的1/2，那麼從尾節點向index位置進行遍歷，直到獲取到相應節點並返回該節點

能夠看出，當你訪問的元素越靠近鏈表的中間，那麼獲取該元素所花費的時間就會越長，因此LinkedList在遍歷上是比較慢的，鏈表自己是不支持任意性訪問的，雖然LinkedList的get()方法能夠讀到相應元素，可是效率很低，不建議使用。

remove(Object o)

源碼以下所示：

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;
    }

分析以下：

元素爲null時，使用==進行元素內容的判斷，而後調用unlink方法
元素不爲null時，使用equals方法進行判斷兩個元素是否相同，而後調用unlink方法

unlink方法源碼以下所示:

E unlink(Node<E> x) {
        // assert x != null;
        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;
    }

哇，unlink方法源代碼有點長啊，容我慢慢道來：

定義三個變量分別接收傳入節點x的內容、上一個節點、下一個節點
若是節點x的上一個節點爲null的話，說明x節點是頭節點，那麼就將x節點的下一個節點賦值給頭節點
若是節點x不是頭節點，則將x節點的下一個節點賦值給上一個節點的next節點，並將x節點的上一個節點置爲null
經上面兩步，已經完成了x節點和上一個節點的斷開，以及下一個節點和x節點的上一個節點的連接
若是x節點的下一個節點爲null，說明x節點是尾節點，那麼就將x節點的上一個節點賦值給last節點
若是x節點不是尾節點，那麼將x節點的上一個節點，賦值給下一個節點的prev節點，並將x節點的下一個節點置爲null
通過上面幾步以後，x節點就已經從鏈表中移除了
而後將x節點的節點內容置爲null，鏈表長度減1，修改長度記錄加1
返回刪除節點的內容element

removeFirst()

源碼以下所示：

public E removeFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkFirst(f);
    }

分析：

獲取鏈表頭節點，賦值給f
若是f等於null，說明此時鏈表是空的，拋出異常
若是f不等於null，調用unlinkFirst方法，傳入f

unlinkFirst()方法源碼以下所示：

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;
    }

分析：

獲取f節點內容，賦值給element變量，獲取f的next節點賦值給變量next
將f節點內容，f節點的next節點，均賦值爲null，等待GC回收
將next節點賦值給first
若是next爲null的話，說明此時鏈表爲空了，因此將尾節點last也賦值爲null
不然，將next節點的prev成員變量賦值爲null
鏈表長度減1，修改記錄數加1
返回被移除的元素

5. 其餘方法概述

LinkedList能夠做爲FIFO(First In First Out)的隊列，也就是先進先出的隊列使用，如下是關於隊列的操做。

//獲取隊列的第一個元素，若是爲null會返回null
    public E peek() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
    }
	//獲取隊列的第一個元素，若是爲null會拋出異常
    public E element() {
        return getFirst();
    }
	//獲取隊列的第一個元素，若是爲null會返回null
    public E poll() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }
	//獲取隊列的第一個元素，若是爲null會拋出異常.
    public E remove() {
        return removeFirst();
    }
	//將元素添加到隊列尾部
    public boolean offer(E e) {
        return add(e);
    }

LinkedList也能夠做爲棧使用，棧的特性是LIFO(Last In First Out)，也就是後進先出。添加和刪除元素都只操做隊列的首節點便可。

源碼以下：

public boolean offerFirst(E e) {
        addFirst(e);
        return true;
    }
	
    public boolean offerLast(E e) {
        addLast(e);
        return true;
    }
 	
    public E peekFirst() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
     }
	
    public E peekLast() {
        final Node<E> l = last;
        return (l == null) ? null : l.item;
    }
	
    public E pollFirst() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }
	
    public E pollLast() {
        final Node<E> l = last;
        return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
    }
	
    public void push(E e) {
        addFirst(e);
    }
	
    public E pop() {
        return removeFirst();
    }
	
    public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
        return remove(o);
    }

	
	public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
     	
        if (o == null) {
			for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
                if (x.item == null) {
                    //調用unlink方法刪除指定節點
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        } else {
            for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
                if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }