Java集合(五)--LinkedList源码解读
首先看一下LinkedList基本源码，基于jdk1.8
public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable { transient int size = 0; //指向第一个节点 transient Node<E> first; //指向最后一个节点 transient Node<E> last; public LinkedList() { } public LinkedList(Collection<? extends E> c) { this(); addAll(c); } 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; } } }
从LinkedList基本代码结构，可以看出来LinkedList本质上链表
链表一般分为：单向链表、单向循环链表、双向链表、双向循环链表
LinkedList就是一个双向链表，而且实现了Deque，也可以当做双端队列使用，使用方法比较丰富
PS：JDK1.6的LinkedList为双向循环链表，之后去掉header，通过双向链表实现
一、添加：
offer()、add()和linkLast()：
public boolean add(E e) { linkLast(e); //添加到尾部 return true; } void linkLast(E e) { final Node<E> l = last; //最后一个节点 final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); //生成一个新节点，前置为last，数据为e，next为null last = newNode; //将新节点赋值为last if (l == null) //如果l为null，意味着链表为空，所以置为首节点 first = newNode; else l.next = newNode; //否则将新节点置为l的next节点 size++; modCount++; //修改次数modCount+1 }
addAll()：
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
checkPositionIndex(index); //检查下标位置是否越界
Object[] a = c.toArray(); //将Collection转换为数组
int numNew = a.length; //数组的长度numNew
if (numNew == 0)
return false;
Node<E> pred, succ; //定义两个节点pred，succ。pred为插入集合的前一个节点，succ为插入集合的后一个节点
if (index == size) { //如果插入的位置等于size，将集合元素加到链表的尾部
succ = null; //succ赋值为null
pred = last; //pred赋值为last
} else {
succ = node(index); //succ赋值为index节点
pred = succ.prev; //succ的prev指向pred
}
for (Object o : a) { //遍历数组
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o; //元素转换为E
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null); //生成一个新节点，并且把prev指向pred
if (pred == null) //如果pred为null，newNode为首节点
first = newNode;
else
pred.next = newNode; //pred的next指向newNode
pred = newNode; //把newNode赋值为pred
}
if (succ == null) { //如果插入到尾部
last = pred; pred赋值为last，pred此时为数组中最后一个元素Node
} else {
pred.next = succ; //pred的next指向succ
succ.prev = pred; //succ的prev指向pred
}
size += numNew; //重新赋值size
modCount++; //修改次数增加一次
return true;
}
图中把每一步都表现出来了，不可能看不懂吧
PS：
把Collection转换为数组的目的：toArray()保证传进来的这个集合不会被任何地方引用，也保证这个集合不会有任何机会被修改，保证了数
据的安全性
offFirst()、offLast()、addLast()和addFirst()这里就不讲了，看了上面，这里就很容易理解
二、删除：
poll()、remove()、removeFirst()和unlinkFirst()：
public E remove() {
return removeFirst();
}
public E removeFirst() { //删除first
final Node<E> f = first; //得到first节点
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item; //得到first节点的item
final Node<E> next = f.next; //first节点的next
f.item = null; //item置为null
f.next = null; //first节点的next置为null
first = next; //将first节点的next置为首节点
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
pollLast()、removeLast()和unlinkLast()：
public E removeLast() {
final Node<E> l = last; //得到last节点
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
private E unlinkLast(Node<E> l) { //释放last节点
// assert l == last && l != null;
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev;
l.item = null;
l.prev = null;
last = prev;
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
比较简单，看下就明白了
remove(Object)和remove(index)：
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) { //如果o为null
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) { //遍历node直到找到第一个null的index
unlink(x); //删除index节点
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {//遍历node直到找到第一个o的index
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
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) { //如果为上个节点prev等于null，直接把下个节点指向first
first = next;
} else {
prev.next = next; //prev的next赋值为下个node
x.prev = null; 当前节点的上个节点置为null
}
if (next == null) { //如果删除last节点，直接把上个节点置为last节点
last = prev;
} else {
next.prev = prev; //next节点的prev指向prev节点
x.next = null; //当前节点的next置为null
}
x.item = null; //当前节点item置为null，size--
size--;
modCount++;
return element;
}
三、修改：set(index, element)：
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index); //检查index是否越界
Node<E> x = node(index); //获取index对应的节点
E oldVal = x.item; //获取节点的item
x.item = element; //重新赋值节点的item
return oldVal; //返回oldVal
}
四、获取：
get(index)和node(index)：
public E get(int index) {
checkElementIndex(index); //检查下标
return node(index).item; //返回index对应node的item
}
Node<E> node(int index) { //使用二分法查找
if (index < (size >> 1)) { 如果index小于size的一半
Node<E> x = first; //获取first节点
for (int i = 0; i < index; i++) //因为链表不能随机访问，所以只能从0遍历到index，最终返回index对应的node
x = x.next;
return x;
} else {
Node<E> x = last; //获取last节点
for (int i = size - 1; i > index; i--) //从size-1遍历到index，最终返回index对应的node
x = x.prev;
return x;
}
}
getFirst()：
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
getLast()：
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
contains(Object)和indexOf(Object)：
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) { //如果Object为null
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { //遍历得到第一个null，返回index
if (x.item == null)
return index;
index++;
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { //遍历得到第一个和object相等的node.item，返回index
if (o.equals(x.item))
return index;
index++;
}
}
return -1; //如果没有，返回-1
}
for循环效率：for、foreach、lambda表达式的foreach、Iterator
测试：
public static void main(String[] args) throws IOException {
LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
list.add("abc");
list.add("def");
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
list.add("abc");
}
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.print(list.get(i) + " ");
}
System.out.println(" ");
System.out.println("普通for循环花费时间：" + (System.currentTimeMillis() - startTime));
long startTime1 = System.currentTimeMillis();
for (String s : list) {
System.out.print(s + " ");
}
System.out.println(" ");
System.out.println("foreach循环花费时间：" + (System.currentTimeMillis() - startTime1));
long startTime3 = System.currentTimeMillis();
list.forEach(s -> {
System.out.print(s + " ");
});
System.out.println(" ");
System.out.println("lambda表达式foreach循环花费时间：" + (System.currentTimeMillis() - startTime3));
long startTime2 = System.currentTimeMillis();
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
String s = (String)iterator.next();
System.out.print(s + " ");
}
System.out.println(" ");
System.out.println("Iterator循环花费时间：" + (System.currentTimeMillis() - startTime2));
}
为了结果的可信度，我们得到三次输出结果：
普通for循环花费时间：105 foreach循环花费时间：43 lambda表达式foreach循环花费时间：78 Iterator循环花费时间：31 普通for循环花费时间：97 foreach循环花费时间：47 lambda表达式foreach循环花费时间：79 Iterator循环花费时间：32 普通for循环花费时间：83 foreach循环花费时间：49 lambda表达式foreach循环花费时间：77 Iterator循环花费时间：34
普通for循环和lambda表达式foreach都很慢，Iterator最快
普通for循环最慢，应该是可以想象到的，因为LinkedList不能随机访问，每次获取都要从头到尾遍历，我们遍历10000次
虽然使用二分法可以提高效率，靠近中间的index，效率真的很慢，例如4999，5000，5001
而Iterator通过ListItr实现：
private class ListItr implements ListIterator<E> {
private Node<E> lastReturned; //本次返回的node
private Node<E> next; //本次返回的node的next节点
private int nextIndex; //下一个node对应的index
private int expectedModCount = modCount;
ListItr(int index) {
next = (index == size) ? null : node(index);
nextIndex = index;
}
public boolean hasNext() {
return nextIndex < size;
}
public E next() {
checkForComodification();
if (!hasNext())
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = next; //
next = next.next;
nextIndex++;
return lastReturned.item;
}
}
每次都会记录这次返回的node，下次遍历，直接取node.next，例如第4999次遍历的时候，直接返回element4998.next，而不需要像普通for循环
一样，先得到1，再是2，然后3，最后到4999
到这里，对LinkedList的了解已经差不多零，能得到的内容：
1、LinkedList由双向链表实现，add(index,element)的效率很高，只需要直接修改node的prev和next关系，但是需要new node
2、删除的时候也很快
3、不涉及到初始容量、加载因子、扩容等概念
4、不能随机访问，查询效率较慢相对于ArrayList差很多
总结：对链表的任意修改都可以归结：改变node的前后指向关系
