java集合：LinkedList

最新推荐文章于 2021-06-13 21:39:03 发布

bohu83

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分类专栏： java 文章标签： linkedlist java容器

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/bohu83/article/details/80033371

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序：

ArrayList基于数组来实现集合的功能，其内部维护了一个可变长的对象数组，集合内所有对象存储于这个数组中，并实现该数组长度的动态伸缩。LinkedList基于链表来实现集合的功能，其实现了静态类Node，集合中的每个对象都由一个Node保存，每个Node都拥有到自己的前一个和后一个Node的引用

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    transient int size = 0;

    /**
     * Pointer to first node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (first.prev == null && first.item != null)
     */
    transient Node<E> first;

    /**
     * Pointer to last node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (last.next == null && last.item != null)
     */
    transient Node<E> last;

可以看到linkedlist实现了list,deque接口。有头结点，尾节点，容量size。

从节点属性看。是个双向的节点， item是数据，next,prev是指向。

    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;
        }
    }

二方法：

 /**
     * Links e as first element. 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; //如果之前是空链表，新建的节点 也是最后一个节点
        else
            f.prev = newNode; //原来的第一个节点前一个节点指向新的第一个节点
        size++;
        modCount++;
    }

/**
     * Links e as last element.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;//原来是空链表，新插入的尾节点也是头节点
        else
            l.next = newNode; //原来尾节点的下一个节点指向新插入尾节点
        size++;
        modCount++;
    }

 /**
     * Inserts element e before non-null Node succ.指定非空节点succ前面插入节点
     */
    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        final Node<E> pred = succ.prev;//获取succ的前一个节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;//让succ节点头部指向新建的节点
        if (pred == null) //之前的节点为空，则认为新插入的为头结点
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode; //否则之前节点的下一个节点指向新插入的节点
        size++;
        modCount++;
    }

unlinkFirst、unlinkLast是个添加对应相反的过程

 /**
     * Unlinks non-null node x.//删除非空节点x
     */
    E unlink(Node<E> x) {
        // assert x != null;
        final E element = x.item;
        final Node<E> next = x.next; //x节点的下一个节点
        final Node<E> prev = x.prev; //x节点的前一个节点

        if (prev == null) { //如果前节点为空，则头结点指向x的下一个节点（x被删除了）
            first = next;
        } else {
            prev.next = next; //否则前节点的下一个节点指向x节点的下节点（跨过x节点）
            x.prev = null;
        }

        if (next == null) {//如果后节点为空，说明x的前节点为尾节点
            last = prev;
        } else {
            next.prev = prev;//否则后节点的前向节点指向x节点的前节点（扩过x节点）
            x.next = null;
        }

        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

/**
     * Returns the (non-null) Node at the specified element index.
     */
    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的方法，改变了我之前以为从头到尾一直遍历的查找的印象。还是有优化的用了二分判断，要么从头查，要么从尾倒查。

上面私有的方法，可见主要是指针的操作，插入、删除是比较快的。

public boolean add(E e) {//公开的添加方法，加到尾节点
        linkLast(e);
        return true;
    }

 public void add(int index, E element) {//指定位置添加节点
        checkPositionIndex(index);

        if (index == size) //尾节点判断
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));
    }

addAll要复杂些。

//删除指定位置节点
public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));
    }

//删除指定数据需要遍历
public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        } else {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

//删除最后一次出现的，从尾节点遍历 
public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
                if (x.item == null) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        } else {
            for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
                if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

//修改方法   
 public E set(int index, E element) {
        checkElementIndex(index);
        Node<E> x = node(index);
        E oldVal = x.item;
        x.item = element;
        return oldVal;
    }

//查找方法。从头开始

public int indexOf(Object o) {
        int index = 0;
        if (o == null) {//针对null做了特殊兼容
            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;
    }

//最后一次查找，从尾开始查找

public int lastIndexOf(Object o) {

        int index = size;
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
                index--;
                if (x.item == null)
                    return index;
            }
        } else {
            for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
                index--;
                if (o.equals(x.item))
                    return index;
            }
        }
        return -1;
    }

另外，linkedlist还实现了deque接口。所以队列的接口方法也支持，如：

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

三总结

双向链表实现
元素时有序的，输出顺序与输入顺序一致
允许元素为 null
所有指定位置的操作都是从头开始遍历进行的
和 ArrayList 一样，不是同步容器
添加节点没有扩容： public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}

arraylist对比linkedlist：

ArrayList的随机访问更高，基于数组实现的ArrayList可直接定位到目标对象，而LinkedList需要从头Node或尾Node开始向后/向前遍历若干次才能定位到目标对象
LinkedList在头/尾节点执行插入/删除操作的效率比ArrayList要高
由于ArrayList每次扩容的容量是当前的1.5倍，所以LinkedList所占的内存空间要更小一些
二者的遍历效率接近，但需要注意，遍历LinkedList时应用iterator方式，不要用get(int)方式，否则效率会很低

参考：

https://blog.youkuaiyun.com/u011240877/article/details/52876543