LinkedList源碼分析
阿新 • • 發佈:2018-09-11
thead 新元素 數組類 增刪改查操作 行修改 -- list() 返回 組成
目錄
- 目錄
- 1. 概述
- 2. 構造函數
- 2-1. 無參構造函數
- 2-2. 傳入集合的構造函數
- 3. 存儲結構
- 4. 操作
- 4-1. 查詢
- 4-2. 添加
- 4-3. 刪除
- 4-4. 修改
- 5. 總結
目錄
1. 概述
- 通過類名可以想象到, 該類的結構是一個鏈表結構.
- 但是它是一個類似於數組的鏈表, 意思就是普通的添加操作與數組類似, 將新元素添加到鏈表的尾端. 並支持通過下標來進行訪問.
- 它實現了Deque接口, 提供了棧和隊列的操作, 也就是該類的主要功能吧.
- 對於元素的增刪改比ArrayList強; 對於元素的查詢不如ArrayList.
2. 構造函數
它提供了兩個構造函數, 比ArrayList少一個構造方法那就是沒有提供帶有初始化容量的構造方法, 也是與該類的存儲結構有關.
因為是鏈表結構, 所以不會有擴容操作, ArrayList的初始化容量是為了避免不必要的擴容操作.
2-1. 無參構造函數
/**
* Constructs an empty list.
*/
public LinkedList() {
}
2-2. 傳入集合的構造函數
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
直接調用了addAll方法, 了解到這, 在下面解釋addAll方法.
3. 存儲結構
通過上面的解釋, 知道它是一個鏈表結構, 由節點(Node)組成, 每個節點之間有相互指向的引用.
4. 操作
操作包含三部分:
- List的增刪改查操作
- 棧的進棧出棧
- 隊列的進隊列出隊列
4-1. 查詢
方法名 | 備註 |
---|---|
getFirst() | 獲取頭節點, 不刪除 |
getLast() | 獲取尾節點, 不刪除 |
peek() | 獲取頭結點, 不刪除 |
peekFirst() | 獲取頭結點, 不刪除 |
peekLast() | 獲取頭結點, 不刪除 |
element() | 調用getFirst() |
poll() | 調用unlinkFirst(E), 詳見4-3 |
pollFirst() | 調用unlinkFirst(E), 詳見4-3 |
pollLast() | 調用unlinkLast(E), 詳見4-3 |
pop() | 調用 removeFirst(), 詳見4-3 |
node(index) | 通過下標進行取值 |
對於Java來說, 註重業務實現, 所以函數以及變量的見名知意比較重要. 所以我們日常中使用的話, 偏getFirst()和getLast()的使用比較多.
對於node(index)方法, 因為是鏈式結構, 所以需要從頭結點一個一個的尋找, 源碼中使用了一個二分進行了快速查詢.
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;
}
}
下面我們看一下getFirst()和getLast()的源碼, 其它方法的源碼類似, 就是找到節點返回節點值.
/**
* Returns the first element in this list.
*
* @return the first element in this list
* @throws NoSuchElementException if this list is empty
*/
public E getFirst() {
// 獲取頭結點
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
// 返回頭結點的值
return f.item;
}
/**
* Returns the last element in this list.
*
* @return the last element in this list
* @throws NoSuchElementException if this list is empty
*/
public E getLast() {
// 獲取尾節點
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
// 獲取尾節點的值
return l.item;
}
4-2. 添加
添加的方法有:
方法名 | 備註 |
---|---|
linkFirst(E) | 添加一個元素到鏈表的頭部 |
linkLast(E) | 添加一個元素到鏈表的尾部 |
addFirst(E) | 調用linkFirst(E) |
addLast(E) | 調用linkLast(E) |
add(E) | 調用linkLast(E) |
offer(E) | 調用add(E) |
offerFirst(E) | 調用addFirst(E) |
offerLast(E) | 調用addLast(E) |
push(E) | 調用addFirst(E) |
可以發現, 最終的方法落實到了linkFirst(E)和linkLast(E)兩個方法.
源碼:
/**
* Links e as first element.
*/
private void linkFirst(E e) {
// 獲取鏈表的頭節點
final Node<E> f = first;
// 創建一個新節點
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
// 使頭結點為新節點
first = newNode;
if (f == null)
// 如果原先的頭結點為null, 說明鏈表為空鏈表, 給尾節點也為該新節點
last = newNode;
// 否則頭結點的prev指向新節點
else
f.prev = newNode;
// 改變元素數量的大小
size++;
// 鏈表結構的改變次數
modCount++;
}
/**
* Links e as last element.
*/
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++;
}
4-3. 刪除
方法名 | 備註 |
---|---|
unlink(E) | 刪除一個元素 |
unlinkFirst(E) | 刪除頭結點 |
unlinkLast(E) | 刪除尾節點 |
remove(index) | 刪除下標元素 |
remove() | 調用removeFirst() |
removeFirst() | 調用unlinkFirst(E) |
removeLast() | 調用unlinkLast(E) |
刪除操作就會涉及到節點之間引用關系的改變.
比如:
A <-> B <-> C => A <-> C
先把B的prev的next指向B的next, 再把B的next的prev指向B的prev, 然後把B置為null.
至於其它的刪除方法, 也與之類似, 改變節點引用, 該節點置為null, size--, modCount--.
4-4. 修改
修改操作幾乎用不到, 也是使用了List接口的set(int, E)方法.
很簡單, 找到具體的元素進行修改即可.
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}
5. 總結
- 基於鏈表結構的存儲方式, 隨機訪問性能差, 元素的增刪性能比較好.
- 沒有擴容操作, 同等元素的情況下, 占用內存比ArrayList多, 因為還要存儲節點之間的引用.
- 可以作為棧或者隊列使用.
不要因為知識簡單就忽略, 不積跬步無以至千裏.
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