LinkedList源码解析

先对LinkedList的特性进行一个概述:
(1)LinkedList底层实现为双向循环链表。链表的特点就是插入删除数据快,而查询数据慢。

(2)因为使用链表的原因,所以不存在容量不足的问题,没有扩容机制。

(3)从后面的源码分析中我们也可以看出,LinkedList支持null并且LinkedList没有同步机制。

(4)LinkedList直接继承于AbstractSequentialList,同时实现了List接口,也实现了Deque接口。

AbstractSequentialList为顺序访问的数据存储结构提供了一个骨架类实现,如果要支持随机访问,则优先选择AbstractList类继承。LinkedList 基于链表实现,因此它继承了AbstractSequentialList。本文原创,转载请注明出处:[http://blog.csdn.net/seu_calvin/article/details/53012654]

LinkedList的数据存储格式:

    private static class Node<E>{
            E item;
            Node<E> prev;
            Node<E> next;
    
            public Node(Node<E> prev,E item,Node<E> next){
                this.prev = prev;
                this.item = item;
                this.next = next;
            }
        }

LinkedList中定义了三个临时的变量

 transient int size = 0;//链表大小
 transient Node<E> first;//头节点
 transient Node<E> last; //尾节点

LinkedList的构造方法有两种,如下:

    public LinkedList() {
        }
    
        
   public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
   }

    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
            return addAll(size, c);
        }       

    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) {
                @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;
            }
    
            size += numNew;
            modCount++;
            return true;
        }

可以看到在有参的构造方法中,首先先调用了无参的构造方法,然后调用addAll()方法,下边讲解下这个方法,首先判断第一个参数index的大小,如果大于size或者小于0则抛出越界异常,然后设置了两个Node类型的量,pred表示插入集合C的头节点的前一个节点,succ表示插入集合C的尾节点的后一个节点,如果index==size,说明插入的位置是在链表的尾部,那么头结点就是原来的last,尾节点就是Null;否则,则是中间插入的方式,那么首先将该节点的头尾节点分别赋值给pred和succ,然后使用一个for循环输出集合C中的数据,每个都使用Node进行包装,这部分只要注意pred在里边类似于指针的作用,每次循环,pred 都将指向下一个节点;这样循环到最后,还要对插入位置进行判断,如果succ为Null,则是在链表尾插入,则直接设置last=pred,否则将pred.next=succ;succ.prev = pred;对插入节点尾部进行一个头尾的指针指向。

LinkedList的一些内部方法,仅供内部方法调用
private void linkFirst(E e)//插入头结点
void linkLast(E e)//插入尾节点
void linkBefore(E e, Node<E> succ)//在某个节点前插入
private E unlinkFirst(Node<E> f)//删除头结点
private E unlinkLast(Node<E> l)//删除尾节点
E unlink(Node<E> x)//删除某个节点

  //插入头结点
  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++;
  }

  //插入尾节点
  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++;
  }

  //在某个节点前插入
  void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
      // assert succ != null;
      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++;
  }
    //删除头结点
    private E unlinkFirst(Node<E> f) {
        // assert f == first && f != null;
        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;
    } 

    //删除尾节点
    private E unlinkLast(Node<E> l) {
        // assert l == last && l != null;
        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;
    } 
    
    //删除某个节点
    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;
    }

注意一个点,添加和删除节点,都会对first和last进行相关的处理工作,并且这些方法中创建的节点都是final的。

LinkedList常用的一些方法:
public E getFirst()
public E getLast()
public E removeFirst()
public E removeLast()
public void addFirst(E e)
public void addLast(E e)

这六个方法是LinkedList中对于首尾节点的操作方法,直接调用上面的内部方法就能够解决了。
下面介绍几个其他的方法:

  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;
      }
  }

node()方法是根据传入的索引,返回具体的节点,这个方法有意思,他不是死脑筋的从头遍历到尾,他首先将index和size的中间值进行了判断,如果index<size的中间值,则只需遍历左半边的,如果index>size的中间值,则遍历右半边。这样在遍历右半边的时候,将大大的提高程序的执行效率。

public int indexOf(Object o)和方法 public int lastIndexOf(Object o)类似,前一个是从头找到跟o数据匹配的节点索引,后一个是从尾找到跟o数据匹配的节点索引,这边就将第一个方法吧,代码如下:

    public int indexOf(Object o) {
        int index = 0;
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null)
                    return index;
                index++;
            }
        } else {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item))
                    return index;
                index++;
            }
        }
        return -1;
    }

看到这段代码有没有点熟悉感,没错,先进行了o是否是空值的判断,空值用==进行比较,非空值用equals进行比较,最后返回Index的值大小。

对List的其他相关方法总结一下:
public boolean contains(Object o)//集合中是否包含o数据
public boolean add(E e)//从尾节点新增一个节点,数据为e
public boolean remove(Object o)//从头开始,删除一个集合中数据为o的节点
public void clear()//清空集合所有的节点
public E get(int index)//获取索引位置为Index的数据信息
public E set(int index, E element)//设置Index位置的节点数据为element
public void add(int index, E element)//在index位置新增一个节点数据为element
public E remove(int index)//删除Index位置的节点
public boolean removeFirstOccurrence(Object o)//里边调用的是remove(Object o)的方法,跟这个方法作用相同
public boolean removeLastOccurrence(Object o)//从尾开始,删除一个集合中数据为o的节点。

关于list的方法方面讲完了,下面介绍LinkedList实现deque和stack的方法:

      public E peek() {
          final Node<E> f = first;
          return (f == null) ? null : f.item;
      }

     
      public E element() {
          return getFirst();
      }

peek()方法和element()方法都是 获取但不移除第一个元素,区别在于,如果第一个元素为空,peek返回Null,而element抛出异常

    public E poll() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }

  
    public E remove() {
        return removeFirst();
    }

poll()方法和remove()方法都是获取并且会移除第一个元素,区别在于,如果第一个元素为空,poll()返回Null,而remove抛出异常。

    public E peekFirst() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
     }

    public E peekLast() {
        final Node<E> l = last;
        return (l == null) ? null : l.item;
    }

    public E pollFirst() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }

    public E pollLast() {
        final Node<E> l = last;
        return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
    }

前两个方法获取头尾节点的值但不移除头尾节点,如果为空则返回null,
后两个方法获取头尾节点的值,并且会移除头尾节点,如果为空则返回null

public void push(E e) {
    addFirst(e);
}

public E pop() {
    return removeFirst();
}

这两个方法是属于stack方面的,入栈和出栈,符合先进先出的规则,如果遇到空元素则抛出异常

这两天研究了ArrayList和LinkedList的源码,下面对这两个集合类进行对比
共同点:
1、都是线程不安全的集合
2、都支持null值
3、都实现了List接口

不同点:
1、ArrayList的底层是用数组实现的,每次增加数据都要考虑扩容的情况,LinkedList底层是通过链表实现的,不需要考虑扩容的情况
2、LinkedList 基于链表实现,便于顺序访问,它继承了AbstractSequentialList。而ArrayList支持随机访问,继承了AbstractList类
3、通过源码我们知道,如果要对数据进行查询,那么ArrayList比较合适,因为ArrayList是通过数组实现的,那么只需要获取索引就可以获取该值,但是LinkedList需要从头或尾遍历到值才行;如果要对数据进行增删操作,则LinkedList比较合适,通过代码我们知道,ArrayList需要通过System.arraycopy移动数组来实现,而LinkedList只需要修改前后的指针指向就可以完成增删操作,所以在增删操作上,LinkedList比较合适,当然如果是在头部或者尾部,二者的效率没有多大的区别

参考链接:
https://blog.csdn.net/wangbiao007/article/details/52539061
https://blog.csdn.net/seu_calvin/article/details/53012654

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 202,980评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,178评论 2 380
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 149,868评论 0 336
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,498评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,492评论 5 364
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,521评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,910评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,569评论 0 256
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,793评论 1 296
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,559评论 2 319
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,639评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,342评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,931评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,904评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,144评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,833评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,350评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容