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Java集合系列之LinkedList源码分析

Java集合系列之LinkedList源码分析

作者: Sotardust | 来源:发表于2019-12-02 14:44 被阅读0次

    前言

    LinkedList是基于双向链表实现的,除了可以当链表来操作,它还可以当做栈,队列以及双端队列来使用,且是非线程安全。

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

    LinkedList继承了AbstractSequentialList类实现了List集合,Deque队列,Cloneable支持克隆,Serializable支持序列化

    类的属性

    //集合长度
    transient int size = 0;
    //链表头节点
    transient Node<E> first;
    //链表尾节点
    transient Node<E> last;
    

    内部核心类 Node

        
        private static class Node<E> {
            E item;//节点对应元素
            Node<E> next; //当前节点的后一个节点的引用
            Node<E> prev;//当前节点的前一个节点的引用
    
            Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
                this.item = element;
                this.next = next;
                this.prev = prev;
            }
        }
    

    构造函数

    LinkedList 共两个构造函数

       //无参构造空链表
       public LinkedList() {
        }
    
       //构造一个包含指定集合的元素的List
       public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
            this();
            addAll(c);
        }
    
    

    LinkedList操作函数

    add(E e)

    向链表尾部添加数据

       public boolean add(E e) {
        //向链表尾部添加元素
            linkLast(e);
            return true;
        }
    
       void linkLast(E e) {
        //把尾结点赋值给新建节点l
            final Node<E> l = last;
        //创建新节点
            final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        //新节点赋值给尾结点
            last = newNode;
        //判断l节点是否为空
            if (l == null)
            //若为空则把新节点赋值给头结点
                first = newNode;
            else
            //若不为空则把新节点赋值给尾结点的下一节点
                l.next = newNode;
        //长度+1  
            size++;
        //修改次+1
            modCount++;
        }
    
    

    向链表中添加一个集合

    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        //在链表长度的基础上添加数据集合
            return addAll(size, c);
        }
    
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        //检查链表长度是否越界,越界则抛出异常,索引可以小于等于链表长度 index <= size
            checkPositionIndex(index);
        //参数转换成数组
            Object[] a = c.toArray();
            int numNew = a.length;
        //判断数组长度为0 则返回false 添加失败
            if (numNew == 0)
                return false;
            Node<E> pred, succ;//创建节点
        //如果插入索引与链表长度相等,则直接在链表尾部插入数据
            if (index == size) {
                succ = null;
                pred = last; //把尾结点赋值给新建节点pred
            } else {
            //查找索引对应的节点并赋值给succ 
                succ = node(index);
            //succ上一节点赋值给pred
                pred = succ.prev;
            }
            for (Object o : a) {
                @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
            //创建新节点设置e的头结点为pred 
                Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
                //判断头结点是否为空,为空则把新建节点赋值给first作为头结点   
                if (pred == null)
                    first = newNode;
                else
                    pred.next = newNode;//不为空则pred.next指向新节点
                pred = newNode;//赋值新节点
            }
            if (succ == null) {//为空,则直接插到尾部
                last = pred; //赋值添加后的链表
            } else {
            //插入的结点的下一节点指向分开后的节点
                pred.next = succ;
            //分开后的上一节点指向插入后的节点
                succ.prev = pred;
            }
            size += numNew;//链表长度增加
            modCount++; //修改次数+1
            return true;
        }
    
    

    node()方法返回查找对应的节点

    Node<E> node(int index) {
            // assert isElementIndex(index);
        //判断插入位置是否小于链表长度的一半
            if (index < (size >> 1)) { //插入位置是在链表前半段
                Node<E> x = first;  //头结点赋值给x
                for (int i = 0; i < index; i++) //遍历链表节点
                    x = x.next;
                return x;// 返回对应节点
            } else { //插入位置是在链表前后段
                Node<E> x = last; //尾结点赋值给x
                for (int i = size - 1; i > index; i--) //遍历链表节点
                    x = x.prev;
                return x; // 返回对应节点
            }
        }
    
    

    get(int index)

    获取对应下标节点对应元素值

       public E get(int index) {
        //检查元素是否越界 该索引不包含链表长度 index < size
            checkElementIndex(index);
        //通过node方法查找对应节点所对应的元素值
            return node(index).item;
        }
    

    set(int index, E element)

    在对应下标设置元素值

        public E set(int index, E element) {
        //检测索引是否越界
            checkElementIndex(index);
        //通过node方法查找对应下标节点
            Node<E> x = node(index);
            E oldVal = x.item;
            x.item = element;
            return oldVal; //返回对应节点值
        }
    

    remove(int index)

    删除对应下标节点

     public E remove(int index) {
        //检查索引是否越界
            checkElementIndex(index);
        //通过node方法查找出对应节点   
            return unlink(node(index));
        }
    
     E unlink(Node<E> x) {
            // assert x != null;
        //新建对象元素,以及首尾节点
            final E element = x.item;
            final Node<E> next = x.next;
            final Node<E> prev = x.prev;
        
            if (prev == null) { //若头节点为空,则把尾结点赋值给first节点
                first = next;
            } else {
                prev.next = next; //x的上一节点的指向的下一元素为x的下一节点
                x.prev = null;//释放节点的前一个元素
            }
    
            if (next == null) { //若尾结点为空,则头节点等于尾节点
                last = prev; 
            } else { //尾节点不为空
                next.prev = prev;  
                x.next = null; // 释放节点的后一个元素
            }
            x.item = null;//元素值 置为null
            size--;//链表长度-1
            modCount++; //修改次数+1
            return element; //返回删除的元素值 
        }
    

    上篇分析了ArrayList 的源码,总结下二者的区别

    ArrayList与LinkedList区别

    1、两者都是继承List、Collection接口
    2、ArrayList是基于动态数据的数据结构,LinkedList是基于循环双向链表的数据结构
    3、ArrayList存储地址是内存连续,所以通过索引查询速度快,但插入、删除数据需要向前或向后移动数组速度慢
    4、LinkedList是链表结构,存储地址是不连续的,查找需要遍历链表速度比较慢,插入或删除则只需要移动指针调整前后元素的引用即可,效率比较高。

    总结

    以上主要分析了LinkedList的常用的add、set、remove等方法的源码。
    上篇分析了ArrayList的源码,对二者做比较并总结了二者之间的区别,后续会继续分析其他集合的源码。

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