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最新推荐文章于 2022-10-27 22:12:01 发布

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#java #链表

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本文详细解析了LinkedList的内部实现，包括基于双向链表的结构、Node类的定义、addFirst、add、remove、get等核心方法的工作原理。对比了LinkedList与ArrayList在插入、删除和访问性能上的差异。

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基于双向链表实现，内部使用Node来存储链表的节点信息，也是实现了list接口。

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;
           }
       }

每个链表存储了Head和Tail指针,实现方式决定了所有跟下标操作相关的都是线性时间，而在首段或者末尾删除元素只需要常数
时间，没有使用synchroinized，如果需要支持同步，可以使用Collections.syachronizedList()方法包装

transient Node<E> first;
  transient Node<E> last;

add方法

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

private void linkFirst(E e) {
        final Node<E> f = first;
        //新增节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
        //头节点指向新节点
        first = newNode;
        //如果原先链表为空
        if (f == null)
               //最后一个节点也指向新节点
            last = newNode;
        else
            //把原先的头节点挂到新节点后面
            f.prev = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

指定下标新增

public void add(int index, E element) {
            //检验是否越界  
           checkPositionIndex(index);
            //如果是最后一个直接链接到最后
           if (index == size)
               linkLast(element);
           else
           //
               linkBefore(element, node(index));
       }
       
Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);
        //通过下标去计算在链表的前半部分还是后半部分
        if (index < (size >> 1)) {
            //遍历链表查询该下标的节点，
            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;
        }
    }       
       
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        //保存插入节点的前驱节点信息
        final Node<E> pred = succ.prev;
        //新建节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        //下标节点挂载到新建节点后面
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            //前驱节点指向新增节点
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

remove（）

public boolean remove(Object o) {
        //移除null元素
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        } else {
        //遍历链表移除非空元素
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }


E unlink(Node<E> x) {
        // assert x != null;
        // 待移除元素值
        final E element = x.item;
        //记录后继节点
        final Node<E> next = x.next;
        //记录前驱节点
        final Node<E> prev = x.prev;
        //如果前驱节点是null,移除的位置刚好是第一个
        if (prev == null) {
            //下一节点作为头节点
            first = next;
        } else {
            //前驱节点不是bull 前驱节点指向下一节点
            prev.next = next;
            //被删除的节点移除
            x.prev = null;
        }
        //如果后继节点是空，移除的位置刚好是最后一个
        if (next == null) {
        //前驱节点作为最后节点
            last = prev;
        } else {
        //后继节点指向前一个节点
            next.prev = prev;
        //被删除的节点移除
            x.next = null;
        }

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

get()

//分析过了，了解
public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
}
    
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;
        }
    }

总结

LinkedList插入、删除都是移动指针效率较高
查找需要进行遍历效率低
ArrayList和LinkedList
1. ArrayList基于动态数组实现，LinkedList基于双向链表实现
2. ArrayList支持随机访问，LinkedList不支持
3. LinkedList在任意位置添加删除元素快