Java集合:LinkedList的实现原理
2017-10-23 17:01
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前言
LinkedList底层使用的双端链表,即每个节点既包含指向其后继的引用也包括指向其前驱的引用,LinkedList实现了List接口,继承了AbstractSequentialList类,在频繁进行插入以及删除的情况下效率较高。
LinkedList使用较多的是add、get和remove,源码的分析也将对这三个方法进行分析。
add方法
先看add方法:
可以看出,插入一个节点非常快,直接找到该位置的节点,修改节点的前驱以及后继的引用即可
get方法
下面看看get方法:
可以看出获取index节点的值要从头或尾遍历链表,当数据量很大的时候,效率无疑是低下的
remove方法
最后看看remove操作:
LinkedList小结
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,还可以当做栈、队列和双端队列使用(⊙o⊙)哦。同样是非线程安全的。
应用:
LinkedList底层使用的双端链表,即每个节点既包含指向其后继的引用也包括指向其前驱的引用,LinkedList实现了List接口,继承了AbstractSequentialList类,在频繁进行插入以及删除的情况下效率较高。
LinkedList使用较多的是add、get和remove,源码的分析也将对这三个方法进行分析。
add方法
先看add方法:
public boolean add(E e) { //把e放在链表的最后一个位置 linkLast(e); return true; } void linkLast(E e) { //last是链表最后一个节点的引用,现在l也指向最后一个节点 final Node<E> l = last; //调用Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next)构造方法 final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); //last节点指向newNode last = newNode; //如果l为空,则链表为空,直接把newNode链接在首节点后面即可,否则把newNode链接//在l节点的后面 if (l == null) first = newNode; else l.next = newNode; //链表的元素个数增加1 size++; //modCount是链表发生结构性修改的次数(结构性修改是指发生添加或者删除操作) modCount++; }
可以看出,插入一个节点非常快,直接找到该位置的节点,修改节点的前驱以及后继的引用即可
get方法
下面看看get方法:
public E get(int index) { //检查index是否合法 checkElementIndex(index); //如果合法就返回该节点位置的值 return node(index).item; } //获取index位置上的节点 Node<E> node(int index) { //断言index在链表中 // assert isElementIndex(index); //从第一个节点开始寻找直到index位置,然后返回index//位置的节点 if (index < (size >> 1)) { Node<E> x = first; for (int i = 0; i < index; i++) x = x.next; return x; } else {//从最后一个节点开始往前寻找节点 Node<E> x = last; for (int i = size - 1; i > index; i--) x = x.prev; return x; } } //检查index值的合法性 private void checkElementIndex(int index) { if (!isElementIndex(index)) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); } //判断index是否存在于链表中 private boolean isElementIndex(int index) { return index >= 0 && index < size; }
可以看出获取index节点的值要从头或尾遍历链表,当数据量很大的时候,效率无疑是低下的
remove方法
最后看看remove操作:
public E remove(int index) { checkElementIndex(index); return unlink(node(index)); } E unlink(Node<E> x) { // assert x != null; //保存x节点的值 final E element = x.item; //保存x节点的后继 final Node<E> next = x.next; //保存x节点的前驱 final Node<E> prev = x.prev; //如果前驱为null,说明要移除的是第一个节点,把First指向下一个节点就行 if (prev == null) { first = next; } else {//否则,把x节点前驱的后继指向x的后继,并把x的前驱设置为null prev.next = next; x.prev = null; } //如果后继为null则要移除的是最后一个节点,则把last的引用指向x节点的前驱就ok if (next == null) { last = prev; } else {//否则,把x节点的后继的前驱设置为x节点的前驱,并x节点的后继设为null next.prev = prev; x.next = null; } //把x节点的值设为null,这样x就没有任何引用了,gc处理 x.item = null; //把链表的size减少1 size--; //结构性修改的次数增加1 modCount++; //返回x节点的值,在移除之前已经保存在element中了 return element; }
LinkedList小结
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,还可以当做栈、队列和双端队列使用(⊙o⊙)哦。同样是非线程安全的。
基于双端循环链表,并且头节点不存放数据 在查找和删除元素的时候,分为元素null和不为null进行处理,允许元素为空 不存在容量不足的问题 Entry entry(int index)方法返回制定位置处的节点,使用加速动作。源码中先将index与长度size的一半(size >> 2)比较,如果index更小,那么就从位置0开始遍历到inde处,否则从size位置往前遍历,这样可以减少一部分不必要的遍历。实际上提高的效率有限。 LinkedList是基于链表实现的,插入删除效率比较高,查找效率低。
应用:
//使用链表实现栈效果 import java.util.LinkedList; public class MainClass { public static void main(String[] args) { StackL stack = new StackL(); for (int i = 0; i < 10; i++) stack.push(i); System.out.println(stack.top()); System.out.println(stack.top()); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.pop()); } } class StackL { private LinkedList list = new LinkedList(); public void push(Object v) { list.addFirst(v); } public Object top() { return list.getFirst(); } public Object pop() { return list.removeFirst(); } }
//使用链表来实现队列效果 import java.util.LinkedList; public class MainClass { public static void main(String[] args) { Queue queue = new Queue(); for (int i = 0; i < 10; i++) queue.put(Integer.toString(i)); while (!queue.isEmpty()) System.out.println(queue.get()); } } class Queue { private LinkedList list = new LinkedList(); public void put(Object v) { list.addFirst(v); } public Object get() { return list.removeLast(); } public boolean isEmpty() { return list.isEmpty(); } }
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