Java 集合 - LinkedList
2016-05-10 17:11
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一、源码解析
(1). 属性
// 链表长度 transient int size = 0; // 链首和链尾 transient Node<E> first; transient Node<E> last;
内部类节点类:
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; } }
(2). 构造方法
// 无参构造 public LinkedList() {} // 创建一个包含了 collection 的 LinkedList public LinkedList(Collection<? extends E> c) { this(); addAll(c); }
(3). 增加元素
在链首增加元素的方法// 在链首增加元素 public void addFirst(E e) { linkFirst(e); } // 同上 public void push(E e) { addFirst(e); } // 同上 // 不同的是有返回值,增加成功返回 true public boolean offerFirst(E e) { addFirst(e); return true; }
这些方法归根结底都是调用了 linkFirst 方法。如下:
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++; }
改变指针指向即可,不需要像 ArrayList 那样还得将后面的元素往后挪动一个位置。
后面将要介绍的 linkLast、linkBefore 等方法是同样的原理。
在链尾增加元素的方法
// 在链尾增加一个元素 public void addLast(E e) { linkLast(e); } // 同上 // 有返回值,增加成功就返回 true public boolean offerLast(E e) { addLast(e); return true; } // 同上 public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; } // 同上 public boolean offer(E e) { return add(e); }
归根揭底都是调用了 linkLast 方法。如下:
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++; }
在链表中间位置增加元素的方法
public void add(int index, E element) { checkPositionIndex(index); if (index == size) linkLast(element); else linkBefore(element, node(index)); }
如果插入位置正好是链尾,调用 linkLast。否则就调用 linkBefore。
// 在 succ 节点之前插入元素 e void linkBefore(E e, Node<E> succ) { 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++; }
public boolean addAll(Collection<? extends E> c):将一个 collection 的元素依次插入到链尾
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { return addAll(size, c); }
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c):[b]将一个 collection 插入到链表 index 位置之后
[/b]
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) { checkPositionIndex(index); 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) { 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; }
(4). 删除元素
删除链首节点的方法// 删除链首节点 // 链首不能为空,否则抛出异常 // 删除链首节点并且返回该节点的元素 public E removeFirst() { final Node<E> f = first; if (f == null) throw new NoSuchElementException(); return unlinkFirst(f); } // 同上 public E remove() { return removeFirst(); } // 同上 public E pop() { return removeFirst(); } // 允许链首为空 // 链首为空,返回 NULL。 // 链首不为空,删除链首节点并且返回该节点的元素 public E poll() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : unlinkFirst(f); } // 同上 public E pollFirst() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : unlinkFirst(f); }
归根揭底都是调用了 unlinkFirst 方法。如下:
private E unlinkFirst(Node<E> f) { 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; }
传进来的参数必须是链首节点。
返回值为链首节点的元素。
删除链尾节点的方法
// 若链尾为空,会抛出异常 // 链尾不为空,删除链尾节点并且返回该节点的元素 public E removeLast() { final Node<E> l = last; if (l == null) throw new NoSuchElementException(); return unlinkLast(l); } // 同上 // 不同的是允许链尾为空,此时返回 NULL public E pollLast() { final Node<E> l = last; return (l == null) ? null : unlinkLast(l); }
归根到底,删除链尾节点的方法是 unlinkLast。如下:
private E unlinkLast(Node<E> l) { final E element = l.item; final Node<E> prev = l.prev; l.item = null; l.prev = null; // help GC last = prev; if (prev == null) first = null; else prev.next = null; size--; modCount++; return element; }
传进来的参数必须是链尾节点。
返回值为链尾节点的元素。
public E remove(int index):删除 index 位置的节点
public E remove(int index) { checkElementIndex(index); return unlink(node(index)); }
先得到 index 位置的节点,然后调用 unlink 删除该节点并且返回该节点元素。
Node<E> node(int index):返回 index 位置的节点
Node<E> node(int 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; } }
E unlink(Node<E> x):删除这个节点
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; }
返回删除的节点的元素。
public boolean remove(Object o):删除这个元素
public boolean removeFirstOccurrence(Object o):同上
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; }
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) { return remove(o); }
链表中可能有多个元素和这个元素相等。删除第一次出现的。顺序遍历。
public boolean removeLastOccurrence(Object o):删除这个元素
public boolean removeLastOccurrence(Object o) { if (o == null) { for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) { if (x.item == null) { 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; }
链表中可能有多个元素和这个元素相等。删除最后一次出现的。倒序遍历。
public void clear():清空链表,删除所有节点
public void clear() { for (Node<E> x = first; x != null; ) { Node<E> next = x.next; x.item = null; x.next = null; x.prev = null; x = next; } first = last = null; size = 0; modCount++; }
(5). 修改元素
public E set(int index, E element):index 位置的元素设置为 elementpublic E set(int index, E element) { checkElementIndex(index); Node<E> x = node(index); E oldVal = x.item; x.item = element; return oldVal; }
(6). 查询元素
获得链首元素的方法// 链首不能为空,否则会抛出异常。 // 返回值为链首的元素 public E getFirst() { final Node<E> f = first; if (f == null) throw new NoSuchElementException(); return f.item; } // 同上 public E element() { return getFirst(); } // 链首为空,返回 NULL // 链首不为空,返回链首的元素 public E peek() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : f.item; } // 同上 public E peekFirst() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : f.item; }
获得链尾元素的方法
// 链尾不能为空,否则抛出异常 // 返回值为链尾的元素 public E getLast() { final Node<E> l = last; if (l == null) throw new NoSuchElementException(); return l.item; } // 链尾为空,返回 NULL // 链尾不为空,返回链尾的元素 public E peekLast() { final Node<E> l = last; return (l == null) ? null : l.item; }
public E get(int index):获得 index 位置的元素
public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item; }
越界检测。
node 方法找到该 index 位置的节点。
得到该节点的元素。
(7). 其他方法
// 判断是否包含一个元素 public boolean contains(Object o) { return indexOf(o) != -1; } // 链表长度 public int size() { return size; } // 克隆,数据复制 public Object clone() { LinkedList<E> clone = superClone(); clone.first = clone.last = null; clone.size = 0; clone.modCount = 0; for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) clone.add(x.item); return clone; } private LinkedList<E> superClone() { try { return (LinkedList<E>) super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { throw new InternalError(); } } // 链表转换为数组 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; } public <T> T[] toArray(T[] a) { if (a.length < size) a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance( a.getClass().getComponentType(), size); int i = 0; Object[] result = a; for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) result[i++] = x.item; if (a.length > size) a[size] = null; return a; }
二、总结
1). 由双向链表实现。2). 非同步非线程安全。
3). 在 index 位置增加元素或删除元素时只需要修改链表指针指向即可,而 ArrayList 需要对 index 位置之后的所有元素进行挪动,所以 LinkedList 插入和删除的效率高。
4). 查询 index 位置的元素时 ArrayList 效率比 LinkedList 高(因为数组查询基于下标查询很快,而链表需要遍历查询)
5). 适合进行堆栈和队列操作。因为可以方便的操作链首和链尾。
6). 允许元素为空。
7). fast-fail 机制:原理同 ArrayList
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