Java集合详解2:一文读懂Queue和LinkedList

本文详细探讨了Java中的LinkedList和Queue接口。LinkedList作为List接口的链表实现,适合频繁的插入和删除操作,但随机访问较慢。同时,LinkedList实现了Deque接口,可用作堆栈和双端队列。Queue接口定义了先进先出的数据结构,其子类如ArrayDeque和PriorityQueue分别用循环数组和堆结构实现。ArrayDeque在队头队尾插入和删除高效,而PriorityQueue则能自动排序。文章还讨论了这些数据结构的源码实现、操作方法以及同步问题,并推荐了相关学习资源。

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本文参考 http://cmsblogs.com/?p=155和https://www.jianshu.com/p/0e84b8d3606c

LinkedList

概述

LinkedList与ArrayList一样实现List接口,只是ArrayList是List接口的大小可变数组的实现,LinkedList是List接口链表的实现。基于链表实现的方式使得LinkedList在插入和删除时更优于ArrayList,而随机访问则比ArrayList逊色些。

LinkedList实现所有可选的列表操作,并允许所有的元素包括null。

除了实现 List 接口外,LinkedList 类还为在列表的开头及结尾 get、remove 和 insert 元素提供了统一的命名方法。这些操作允许将链接列表用作堆栈、队列或双端队列。

此类实现 Deque 接口,为 add、poll 提供先进先出队列操作,以及其他堆栈和双端队列操作。

所有操作都是按照双重链接列表的需要执行的。在列表中编索引的操作将从开头或结尾遍历列表(从靠近指定索引的一端)。

同时,与ArrayList一样此实现不是同步的。

(以上摘自JDK 6.0 API)。

源码分析

定义

首先我们先看LinkedList的定义:

    public class LinkedList<E>
        extends AbstractSequentialList<E>
        implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
          从这段代码中我们可以清晰地看出LinkedList继承AbstractSequentialList,实现List、Deque、Cloneable、Serializable。其中AbstractSequentialList提供了 List 接口的骨干实现,从而最大限度地减少了实现受“连续访问”数据存储(如链接列表)支持的此接口所需的工作,从而以减少实现List接口的复杂度。Deque一个线性 collection,支持在两端插入和移除元素,定义了双端队列的操作。
属性

在LinkedList中提供了两个基本属性size、header。

private transient Entry header = new Entry (null, null, null);private transient int size = 0;其中size表示的LinkedList的大小,header表示链表的表头,Entry为节点对象。

    private static class Entry<E> {
        E element;        //元素节点
        Entry<E> next;    //下一个元素
        Entry<E> previous;  //上一个元素
        Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {
            this.element = element;
            this.next = next;
            this.previous = previous;
        }
    }
      上面为Entry对象的源代码,Entry为LinkedList的内部类,它定义了存储的元素。该元素的前一个元素、后一个元素,这是典型的双向链表定义方式。
构造方法

LinkedList提供了两个构造方法:LinkedList()和LinkedList(Collection c)。

    /**
         *  构造一个空列表。
         */
        public LinkedList() {
            header.next = header.previous = header;
        }
        /**
         *  构造一个包含指定 collection 中的元素的列表,这些元素按其 collection 的迭代器返回的顺序排列。
         */
        public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
            this();
            addAll(c);
        }
  LinkedList()构造一个空列表。里面没有任何元素,仅仅只是将header节点的前一个元素、后一个元素都指向自身。

LinkedList(Collection c): 构造一个包含指定 collection 中的元素的列表,这些元素按其 collection 的迭代器返回的顺序排列。该构造函数首先会调用LinkedList(),构造一个空列表,然后调用了addAll()方法将Collection中的所有元素添加到列表中。以下是addAll()的源代码:

    /**
         *  添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾,顺序是指定 collection 的迭代器返回这些元素的顺序。
         */
        public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
            return addAll(size, c);
        }
    /**
     * 将指定 collection 中的所有元素从指定位置开始插入此列表。其中index表示在其中插入指定collection中第一个元素的索引
     */
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        //若插入的位置小于0或者大于链表长度,则抛出IndexOutOfBoundsException异常
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "   index   ", S
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