集合框架源碼學習之LinkedList
0-1. 簡介java
0-2. 內部結構分析node
簡介
LinkedList是一個實現了List接口和Deque接口的雙端鏈表。 LinkedList底層的鏈表結構使它支持高效的插入和刪除操做，另外它實現了Deque接口，使得LinkedList類也具備隊列的特性; LinkedList不是線程安全的，若是想使LinkedList變成線程安全的，能夠調用靜態類Collections類中的synchronizedList方法：
List list=Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
複製代碼
內部結構分析
以下圖所示：
private static class Node<E> {
E item;//節點值
Node<E> next;//前驅節點
Node<E> prev;//後繼節點
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
複製代碼
這個類就表明雙端鏈表的節點Node。這個類有三個屬性，分別是前驅節點，本節點的值，後繼結點。
LinkedList源碼分析
構造方法
空構造方法：
public LinkedList() {
}
複製代碼
用已有的集合建立鏈表的構造方法：
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
複製代碼
添加（add）方法
add(E e) 方法：將元素添加到鏈表尾部
public boolean add(E e) {
linkLast(e);//這裏就只調用了這一個方法
return true;
}
複製代碼
/** * 連接使e做爲最後一個元素。 */
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;//新建節點
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;//指向後繼元素也就是指向下一個元素
size++;
modCount++;
}
複製代碼
add(int index,E e)：在指定位置添加元素
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index); //檢查索引是否處於[0-size]之間
if (index == size)//添加在鏈表尾部
linkLast(element);
else//添加在鏈表中間
linkBefore(element, node(index));
}
複製代碼
linkBefore方法須要給定兩個參數，一個插入節點的值，一個指定的node，因此咱們又調用了Node(index)去找到index對應的node
addAll(Collection c )：將集合插入到鏈表尾部
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
複製代碼
addAll(int index, Collection c)： 將集合從指定位置開始插入
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
//1:檢查index範圍是否在size以內
checkPositionIndex(index);
//2:toArray()方法把集合的數據存到對象數組中
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
if (numNew == 0)
return false;
//3：獲得插入位置的前驅節點和後繼節點
Node<E> pred, succ;
//若是插入位置爲尾部，前驅節點爲last，後繼節點爲null
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
}
//不然，調用node()方法獲得後繼節點，再獲得前驅節點
else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
// 4：遍歷數據將數據插入
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
//建立新節點
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
//若是插入位置在鏈表頭部
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
pred = newNode;
}
//若是插入位置在尾部，重置last節點
if (succ == null) {
last = pred;
}
//不然，將插入的鏈表與先前鏈表鏈接起來
else {
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
複製代碼
上面能夠看出addAll方法一般包括下面四個步驟：
- 檢查index範圍是否在size以內
- toArray()方法把集合的數據存到對象數組中
- 獲得插入位置的前驅和後繼節點
- 遍歷數據，將數據插入到指定位置
addFirst(E e)： 將元素添加到鏈表頭部
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
複製代碼
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first;
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);//新建節點，以頭節點爲後繼節點
first = newNode;
//若是鏈表爲空，last節點也指向該節點
if (f == null)
last = newNode;
//不然，將頭節點的前驅指針指向新節點，也就是指向前一個元素
else
f.prev = newNode;
size++;
modCount++;
}
複製代碼
addLast(E e)： 將元素添加到鏈表尾部，與 add(E e) 方法同樣
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
複製代碼
根據位置取數據的方法
get(int index)：：根據指定索引返回數據
public E get(int index) {
//檢查index範圍是否在size以內
checkElementIndex(index);
//調用Node(index)去找到index對應的node而後返回它的值
return node(index).item;
}
複製代碼
獲取頭節點（index=0）數據方法:
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
public E element() {
return getFirst();
}
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
public E peekFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
複製代碼
區別： getFirst(),element(),peek(),peekFirst() 這四個獲取頭結點方法的區別在於對鏈表爲空時的處理，是拋出異常仍是返回null，其中getFirst() 和element() 方法將會在鏈表爲空時，拋出異常
element()方法的內部就是使用getFirst()實現的。它們會在鏈表爲空時，拋出NoSuchElementException 獲取尾節點（index=-1）數據方法:
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
public E peekLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
}
複製代碼
二者區別： getLast() 方法在鏈表爲空時，會拋出NoSuchElementException，而peekLast() 則不會，只是會返回 null。
根據對象獲得索引的方法
int indexOf(Object o)： 從頭遍歷找
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) {
//從頭遍歷
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null)
return index;
index++;
}
} else {
//從頭遍歷
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}
複製代碼
int lastIndexOf(Object o)： 從尾遍歷找
public int lastIndexOf(Object o) {
int index = size;
if (o == null) {
//從尾遍歷
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (x.item == null)
return index;
}
} else {
//從尾遍歷
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (o.equals(x.item))
return index;
}
}
return -1;
}
複製代碼
檢查鏈表是否包含某對象的方法：
contains(Object o)： 檢查對象o是否存在於鏈表中
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
複製代碼
### 刪除（remove/pop）方法 remove() ,removeFirst(),pop(): 刪除頭節點
public E pop() {
return removeFirst();
}
public E remove() {
return removeFirst();
}
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
複製代碼
removeLast(),pollLast(): 刪除尾節點
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
複製代碼
區別： removeLast()在鏈表爲空時將拋出NoSuchElementException，而pollLast()方法返回null。
remove(Object o): 刪除指定元素
public boolean remove(Object o) {
//若是刪除對象爲null
if (o == null) {
//從頭開始遍歷
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
//找到元素
if (x.item == null) {
//從鏈表中移除找到的元素
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
//從頭開始遍歷
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
//找到元素
if (o.equals(x.item)) {
//從鏈表中移除找到的元素
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
複製代碼
當刪除指定對象時，只需調用remove(Object o)便可，不過該方法一次只會刪除一個匹配的對象，若是刪除了匹配對象，返回true，不然false。
unlink(Node x) 方法：
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;//獲得後繼節點
final Node<E> prev = x.prev;//獲得前驅節點
//刪除前驅指針
if (prev == null) {
first = next;若是刪除的節點是頭節點,令頭節點指向該節點的後繼節點
} else {
prev.next = next;//將前驅節點的後繼節點指向後繼節點
x.prev = null;
}
//刪除後繼指針
if (next == null) {
last = prev;//若是刪除的節點是尾節點,令尾節點指向該節點的前驅節點
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
複製代碼
remove(int index)：刪除指定位置的元素
public E remove(int index) {
//檢查index範圍
checkElementIndex(index);
//將節點刪除
return unlink(node(index));
}
複製代碼
LinkedList類經常使用方法測試：
package list;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
public class LinkedListDemo {
public static void main(String[] srgs) {
//建立存放int類型的linkedList
LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
/************************** linkedList的基本操做 ************************/
linkedList.addFirst(0); // 添加元素到列表開頭
linkedList.add(1); // 在列表結尾添加元素
linkedList.add(2, 2); // 在指定位置添加元素
linkedList.addLast(3); // 添加元素到列表結尾
System.out.println("LinkedList（直接輸出的）: " + linkedList);
System.out.println("getFirst()得到第一個元素: " + linkedList.getFirst()); // 返回此列表的第一個元素
System.out.println("getLast()得到第最後一個元素: " + linkedList.getLast()); // 返回此列表的最後一個元素
System.out.println("removeFirst()刪除第一個元素並返回: " + linkedList.removeFirst()); // 移除並返回此列表的第一個元素
System.out.println("removeLast()刪除最後一個元素並返回: " + linkedList.removeLast()); // 移除並返回此列表的最後一個元素
System.out.println("After remove:" + linkedList);
System.out.println("contains()方法判斷列表是否包含1這個元素:" + linkedList.contains(1)); // 判斷此列表包含指定元素，若是是，則返回true
System.out.println("該linkedList的大小 : " + linkedList.size()); // 返回此列表的元素個數
/************************** 位置訪問操做 ************************/
System.out.println("-----------------------------------------");
linkedList.set(1, 3); // 將此列表中指定位置的元素替換爲指定的元素
System.out.println("After set(1, 3):" + linkedList);
System.out.println("get(1)得到指定位置（這裏爲1）的元素: " + linkedList.get(1)); // 返回此列表中指定位置處的元素
/************************** Search操做 ************************/
System.out.println("-----------------------------------------");
linkedList.add(3);
System.out.println("indexOf(3): " + linkedList.indexOf(3)); // 返回此列表中首次出現的指定元素的索引
System.out.println("lastIndexOf(3): " + linkedList.lastIndexOf(3));// 返回此列表中最後出現的指定元素的索引
/************************** Queue操做 ************************/
System.out.println("-----------------------------------------");
System.out.println("peek(): " + linkedList.peek()); // 獲取但不移除此列表的頭
System.out.println("element(): " + linkedList.element()); // 獲取但不移除此列表的頭
linkedList.poll(); // 獲取並移除此列表的頭
System.out.println("After poll():" + linkedList);
linkedList.remove();
System.out.println("After remove():" + linkedList); // 獲取並移除此列表的頭
linkedList.offer(4);
System.out.println("After offer(4):" + linkedList); // 將指定元素添加到此列表的末尾
/************************** Deque操做 ************************/
System.out.println("-----------------------------------------");
linkedList.offerFirst(2); // 在此列表的開頭插入指定的元素
System.out.println("After offerFirst(2):" + linkedList);
linkedList.offerLast(5); // 在此列表末尾插入指定的元素
System.out.println("After offerLast(5):" + linkedList);
System.out.println("peekFirst(): " + linkedList.peekFirst()); // 獲取但不移除此列表的第一個元素
System.out.println("peekLast(): " + linkedList.peekLast()); // 獲取但不移除此列表的第一個元素
linkedList.pollFirst(); // 獲取並移除此列表的第一個元素
System.out.println("After pollFirst():" + linkedList);
linkedList.pollLast(); // 獲取並移除此列表的最後一個元素
System.out.println("After pollLast():" + linkedList);
linkedList.push(2); // 將元素推入此列表所表示的堆棧（插入到列表的頭）
System.out.println("After push(2):" + linkedList);
linkedList.pop(); // 今後列表所表示的堆棧處彈出一個元素（獲取並移除列表第一個元素）
System.out.println("After pop():" + linkedList);
linkedList.add(3);
linkedList.removeFirstOccurrence(3); // 今後列表中移除第一次出現的指定元素（從頭部到尾部遍歷列表）
System.out.println("After removeFirstOccurrence(3):" + linkedList);
linkedList.removeLastOccurrence(3); // 今後列表中移除最後一次出現的指定元素（從頭部到尾部遍歷列表）
System.out.println("After removeFirstOccurrence(3):" + linkedList);
/************************** 遍歷操做 ************************/
System.out.println("-----------------------------------------");
linkedList.clear();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
linkedList.add(i);
}
// 迭代器遍歷
long start = System.currentTimeMillis();
Iterator<Integer> iterator = linkedList.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
iterator.next();
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("Iterator：" + (end - start) + " ms");
// 順序遍歷(隨機遍歷)
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {
linkedList.get(i);
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("for：" + (end - start) + " ms");
// 另外一種for循環遍歷
start = System.currentTimeMillis();
for (Integer i : linkedList)
;
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("for2：" + (end - start) + " ms");
// 經過pollFirst()或pollLast()來遍歷LinkedList
LinkedList<Integer> temp1 = new LinkedList<>();
temp1.addAll(linkedList);
start = System.currentTimeMillis();
while (temp1.size() != 0) {
temp1.pollFirst();
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("pollFirst()或pollLast()：" + (end - start) + " ms");
// 經過removeFirst()或removeLast()來遍歷LinkedList
LinkedList<Integer> temp2 = new LinkedList<>();
temp2.addAll(linkedList);
start = System.currentTimeMillis();
while (temp2.size() != 0) {
temp2.removeFirst();
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("removeFirst()或removeLast()：" + (end - start) + " ms");
}
}
複製代碼
歡迎關注個人微信公衆號（分享各類Java學習資源，面試題，以及企業級Java實戰項目回覆關鍵字免費領取）：
相關文章
- 1. 集合框架源碼學習之LinkedList
- 2. 集合源碼學習之路---linkedlist
- 3. 集合框架源碼學習之ArrayList
- 4. Java8集合框架——LinkedList源碼分析
- 5. Java 集合框架------LinkedList 源碼分析
- 6. Java集合框架之LinkedList
- 7. Java集合之LinkedList源碼
- 8. Java集合框架之List---ArrayList與LinkedList源碼分析
- 9. Java集合框架之二：LinkedList源碼解析
- 10. 【集合框架】JDK1.8源碼分析之LinkedList（七）
- 更多相關文章...
- • Scala Set(集合) - Scala教程
- • C# 集合（Collection） - C#教程
- • Tomcat學習筆記（史上最全tomcat學習筆記）
- • 適用於PHP初學者的學習線路和建議
相關標籤/搜索
每日一句
-
每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
歡迎關注本站公眾號,獲取更多信息
相關文章