LinkedList简介
LinkedList是基于双向循环链表实现的,除了可以当做链表来操作外,它还可以当做栈、队列和双端队列来使用。当然同时也具备了链表的特性:插入和删除元素效率高。
LinkedList同样也是非线程安全的,只在单线程下适合使用。
同时实现了Serializable接口,因此支持序列化,能够通过序列化传输;实现了Cloneable接口,能被克隆。
源码分析
核心实现就是通过双向循环链表来对元素进行存储操作。
具体是怎么实现的,通过源代码来看一下。
主要的成员变量:
//linkedList中元素个数
transient int size = 0;
//用来表示LinkedList的头节点
transient Node<E> first;
//用来表示LinkedList的尾节点
transient Node<E> last;
//用来存储LinkedList元素的数据结构
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;
}
我们可以看到,核心就是用来存储LinkedList元素的数据结构的Node内部类,具有前节点和后节点的双向链表结构。
再来看看构造函数:
构造函数:
构造函数有两种构造方式,第一种是默认构造函数:创建一个空的链表;第二种是创建一个包含Collection集合的LinkedList。
因为是基于链表实现,所以不存在扩容的问题。
public LinkedList() {
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
主要的方法:
添加数据有add和addAll两种方式:add方法就是在链表的最后添加一个元素;addAll方法从双向链表的末尾开始,将集合c添加到LinkedList。
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
再来详细的看下addAll方法的实现:
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
checkPositionIndex(index); //检查参数是否合法
Object[] a = c.toArray();//将集合转化成了数组
int numNew = a.length;
if (numNew == 0)
return false;
// pred当前要插入元素位置的前一个节点,succ当前要插入元素位置的后一个节点
Node<E> pred, succ;
//如果直接在链表尾添加,将前节点设置为原链表last节点,后节点设置为null
//如果不是,则是在原链表中间插入一个元素,node方法返回对应索引位置上的Node(节点)。pred指向succ节点的前一个节点
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
} else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
//遍历数组,插入元素,在每次遍历的时候,都新建一个节点Node
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;
}
//调整LinkedList的实际大小
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
关于链表,如果我们要查询指定位置的元素,因为链表没有下标和索引,所以需要遍历整个链表,源码是怎么实现的呢?
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;
}
}
核心就在于node方法,可以看到,源码里面先将index于size长度的一半比较,如果大于size/2,只需要从从位置size往前遍历到位置size处,反之,则从0开始遍历到size。这样可以减少一些不必要的操作,从而提高一定的效率。
其他的方法不再赘述,其实本质上都是关于链表的操作,如果熟悉链表的同学,应该是so easy的,不熟悉的同学需要重新好好复习一下关于链表的操作。
思考
关于LinkedList源码,比较重要的几点:
- 从源码很容易看出来,LinkedList的实现是基于双向循环链表的;
- 两个构造方法。无参构造方法建立了一个空链表,包含Collection的构造方法,先调用无参构造方法建立了一个空链表,而后再讲Collection的元素加入到链表的尾部后面;
- 查找和删除元素时,源码都划分了元素为null和不为null的情况,LinkedList允许元素null;
- LinkedList基于链表实现,因此不存在容量不足的问题;
- 链表是没有下标索引的,要获取指定位置的元素,就得遍历该链表,虽然源码用了一定的加速,但效率依旧不高;
- LinkedList基于链表实现,所以插入删除效率高,查询效率低。
- 源码中还实现了栈和队列的操作方法,因此也可以作为栈、队列和双端队列来使用。
相关文章:【Java集合】ArrayList源码解析。