Java集合(四)LinkedList源码分析及使用示例

本文详细介绍了Java.util.LinkedList的实现原理、源码解析、遍历方式及应用示例,包括如何将其作为栈和队列使用,以及性能测试结果。同时,提供了LinkedList的内部类Entry的数据结构概述,帮助开发者深入了解双向链表在实现List接口时的高效性和复杂性。

第1部分 LinkedList介绍

LinkedList简介

LinkedList 是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。
LinkedList 实现 List 接口,能对它进行队列操作。
LinkedList 实现 Deque 接口,即能将LinkedList当作双端队列使用。
LinkedList 实现了Cloneable接口,即覆盖了函数clone(),能克隆。
LinkedList 实现java.io.Serializable接口,这意味着LinkedList支持序列化,能通过序列化去传输。
LinkedList 是非同步的。

LinkedList的继承关系


java.lang.Object  
       java.util.AbstractCollection<E>  
             java.util.AbstractList<E>  
                   java.util.AbstractSequentialList<E>  
                         java.util.LinkedList<E>  
 
public class LinkedList<E>  
    extends AbstractSequentialList<E>  
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {}

LinkedList与Collection关系如下图:

Java集合(五)LinkedList源码分析及使用示例_www.fengfly.com

LinkedList构造函数

// 默认构造函数  
LinkedList()  
 
// 创建一个LinkedList,保护Collection中的全部元素。  
LinkedList(Collection<? extends

LinkedList的API  

LinkedList的API  
boolean       add(E object)  
void          add(int location, E object)  
boolean       addAll(Collection<? extends E> collection)  
boolean       addAll(int location, Collection<? extends E> collection)  
void          addFirst(E object)  
void          addLast(E object)  
void          clear()  
Object        clone()  
boolean       contains(Object object)  
Iterator<E>   descendingIterator()  
E             element()  
E             get(int location)  
E             getFirst()  
E             getLast()  
int           indexOf(Object object)  
int           lastIndexOf(Object object)  
ListIterator<E>     listIterator(int location)  
boolean       offer(E o)  
boolean       offerFirst(E e)  
boolean       offerLast(E e)  
E             peek()  
E             peekFirst()  
E             peekLast()  
E             poll()  
E             pollFirst()  
E             pollLast()  
E             pop()  
void          push(E e)  
E             remove()  
E             remove(int location)  
boolean       remove(Object object)  
E             removeFirst()  
boolean       removeFirstOccurrence(Object o)  
E             removeLast()  
boolean       removeLastOccurrence(Object o)  
E             set(int location, E object)  
int           size()  
<T> T[]       toArray(T[] contents)  
Object[]     toArray()

AbstractSequentialList简介

在介绍LinkedList的源码之前,先介绍一下AbstractSequentialList。毕竟,LinkedList是AbstractSequentialList的子类。
AbstractSequentialList 实现了get(int index)、set(int index, E element)、add(int index, E element) 和 remove(int index)这些函数。这些接口都是随机访问List的,LinkedList是双向链表;既然它继承于AbstractSequentialList,就相当于已经实现了“get(int index)这些接口”。
此外,我们若需要通过AbstractSequentialList自己实现一个列表,只需要扩展此类,并提供 listIterator() 和 size() 方法的实现即可。若要实现不可修改的列表,则需要实现列表迭代器的 hasNext、next、hasPrevious、previous 和 index 方法即可。

第2部分 LinkedList源码解析

为了更了解LinkedList的原理,下面对LinkedList源码代码作出分析

在阅读源码之前,我们先对LinkedList的整体实现进行大致说明:
    LinkedList实际上是通过双向链表去实现的。既然是双向链表,那么它的顺序访问会非常高效,而随机访问效率比较低
    既然LinkedList是通过双向链表的,但是它也实现了List接口{也就是说,它实现了get(int location)、remove(int location)等“根据索引值来获取、删除节点的函数”}。LinkedList是如何实现List的这些接口的,如何将“双向链表和索引值联系起来的”?
    实际原理非常简单,它就是通过一个计数索引值来实现的。例如,当我们调用get(int location)时,首先会比较“location”和“双向链表长度的1/2”;若前者大,则从链表头开始往后查找,直到location位置;否则,从链表末尾开始先前查找,直到location位置。
   这就是“双线链表和索引值联系起来”的方法。

好了,接下来开始阅读源码(只要理解双向链表,那么LinkedList的源码很容易理解的)。

package java.util;  
 
public class LinkedList<E>  
    extends AbstractSequentialList<E>  
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable  
{  
    // 链表的表头,表头不包含任何数据。Entry是个链表类数据结构。  
    private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null);  
 
    // LinkedList中元素个数  
    private transient int size = 0;  
 
    // 默认构造函数:创建一个空的链表  
    public LinkedList() {  
        header.next = header.previous = header;  
    }  
 
    // 包含“集合”的构造函数:创建一个包含“集合”的LinkedList  
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {  
        this();  
        addAll(c);  
    }  
 
    // 获取LinkedList的第一个元素  
    public E getFirst() {  
        if (size==0)  
            throw new NoSuchElementException();  
 
        // 链表的表头header中不包含数据。  
        // 这里返回header所指下一个节点所包含的数据。  
        return header.next.element;  
    }  
 
    // 获取LinkedList的最后一个元素  
    public E getLast()  {  
        if (size==0)  
            throw new NoSuchElementException();  
 
        // 由于LinkedList是双向链表;而表头header不包含数据。  
        // 因而,这里返回表头header的前一个节点所包含的数据。  
        return header.previous.element;  
    }  
 
    // 删除LinkedList的第一个元素  
    public E removeFirst() {  
        return remove(header.next);  
    }  
 
    // 删除LinkedList的最后一个元素  
    public E removeLast() {  
        return remove(header.previous);  
    }  
 
    // 将元素添加到LinkedList的起始位置  
    public void addFirst(E e) {  
        addBefore(e, header.next);  
    }  
 
    // 将元素添加到LinkedList的结束位置  
    public void addLast(E e) {  
        addBefore(e, header);  
    }  
 
    // 判断LinkedList是否包含元素(o)  
    public boolean contains(Object o) {  
        return indexOf(o) != -1;  
    }  
 
    // 返回LinkedList的大小  
    public int size() {  
        return size;  
    }  
 
    // 将元素(E)添加到LinkedList中  
    public boolean add(E e) {  
        // 将节点(节点数据是e)添加到表头(header)之前。  
        // 即,将节点添加到双向链表的末端。  
        addBefore(e, header);  
        return true;  
    }  
 
    // 从LinkedList中删除元素(o)  
    // 从链表开始查找,如存在元素(o)则删除该元素并返回true;  
    // 否则,返回false。  
    public boolean remove(Object o) {  
        if (o==null) {  
            // 若o为null的删除情况  
            for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {  
                if (e.element==null) {  
                    remove(e);  
                    return true;  
                }  
            }  
        } else {  
            // 若o不为null的删除情况  
            for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {  
                if (o.equals(e.element)) {  
                    remove(e);  
                    return true;  
                }  
            }  
        }  
        return false;  
    }  
 
    // 将“集合(c)”添加到LinkedList中。  
    // 实际上,是从双向链表的末尾开始,将“集合(c)”添加到双向链表中。  
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {  
        return addAll(size, c);  
    }  
 
    // 从双向链表的index开始,将“集合(c)”添加到双向链表中。  
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {  
        if (index < 0 || index > size)  
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+  
                                                ", Size: "+size);  
        Object[] a = c.toArray();  
        // 获取集合的长度  
        int numNew = a.length;  
        if (numNew==0)  
            return false;  
        modCount++;  
 
        // 设置“当前要插入节点的后一个节点”  
        Entry<E> successor = (index==size ? header : entry(index));  
        // 设置“当前要插入节点的前一个节点”  
        Entry<E> predecessor = successor.previous;  
        // 将集合(c)全部插入双向链表中  
        for (int i=0; i<numNew; i++) {  
            Entry<E> e = new Entry<E>((E)a[i], successor, predecessor);  
            predecessor.next = e;  
            predecessor = e;  
        }  
        successor.previous = predecessor;  
 
        // 调整LinkedList的实际大小  
        size += numNew;  
        return true;  
    }  
 
    // 清空双向链表  
    public void clear() {  
        Entry<E> e = header.next;  
        // 从表头开始,逐个向后遍历;对遍历到的节点执行一下操作:  
        // (01) 设置前一个节点为null   
        // (02) 设置当前节点的内容为null   
        // (03) 设置后一个节点为“新的当前节点”  
        while (e != header) {  
            Entry<E> next = e.next;  
            e.next = e.previous = null;  
            e.element = null;  
            e = next;  
        }  
        header.next = header.previous = header;  
        // 设置大小为0  
        size = 0;  
        modCount++;  
    }  
 
    // 返回LinkedList指定位置的元素  
    public E get(int index) {  
        return entry(index).element;  
    }  
 
    // 设置index位置对应的节点的值为element  
    public E set(int index, E element) {  
        Entry<E> e = entry(index);  
        E oldVal = e.element;  
        e.element = element;  
        return oldVal;  
    }  
   
    // 在index前添加节点,且节点的值为element  
    public void add(int index, E element) {  
        addBefore(element, (index==size ? header : entry(index)));  
    }  
 
    // 删除index位置的节点  
    public E remove(int index) {  
        return remove(entry(index));  
    }  
 
    // 获取双向链表中指定位置的节点  
    private Entry<E> entry(int index) {  
        if (index < 0 || index >= size)  
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+  
                                                ", Size: "+size);  
        Entry<E> e = header;  
        // 获取index处的节点。  
        // 若index < 双向链表长度的1/2,则从前先后查找;  
        // 否则,从后向前查找。  
        if (index < (size >> 1)) {  
            for (int i = 0; i <= index; i++)  
                e = e.next;  
        } else {  
            for (int i = size; i > index; i--)  
                e = e.previous;  
        }  
        return e;  
    }  
 
    // 从前向后查找,返回“值为对象(o)的节点对应的索引”  
    // 不存在就返回-1  
    public int indexOf(Object o) {  
        int index = 0;  
        if (o==null) {  
            for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {  
                if (e.element==null)  
                    return index;  
                index++;  
            }  
        } else {  
            for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {  
                if (o.equals(e.element))  
                    return index;  
                index++;  
            }  
        }  
        return -1;  
    }  
 
    // 从后向前查找,返回“值为对象(o)的节点对应的索引”  
    // 不存在就返回-1  
    public int lastIndexOf(Object o) {  
        int index = size;  
        if (o==null) {  
            for (Entry e = header.previous; e != header; e = e.previous) {  
                index--;  
                if (e.element==null)  
                    return index;  
            }  
        } else {  
            for (Entry e = header.previous; e != header; e = e.previous) {  
                index--;  
                if (o.equals(e.element))  
                    return index;  
            }  
        }  
        return -1;  
    }  
 
    // 返回第一个节点  
    // 若LinkedList的大小为0,则返回null  
    public E peek() {  
        if (size==0)  
            return null;  
        return getFirst();  
    }  
 
    // 返回第一个节点  
    // 若LinkedList的大小为0,则抛出异常  
    public E element() {  
        return getFirst();  
    }  
 
    // 删除并返回第一个节点  
    // 若LinkedList的大小为0,则返回null  
    public E poll() {  
        if (size==0)  
            return null;  
        return removeFirst();  
    }  
 
    // 将e添加双向链表末尾  
    public boolean offer(E e) {  
        return add(e);  
    }  
 
    // 将e添加双向链表开头  
    public boolean offerFirst(E e) {  
        addFirst(e);  
        return true;  
    }  
 
    // 将e添加双向链表末尾  
    public boolean offerLast(E e) {  
        addLast(e);  
        return true;  
    }  
 
    // 返回第一个节点  
    // 若LinkedList的大小为0,则返回null  
    public E peekFirst() {  
        if (size==0)  
            return null;  
        return getFirst();  
    }  
 
    // 返回最后一个节点  
    // 若LinkedList的大小为0,则返回null  
    public E peekLast() {  
        if (size==0)  
            return null;  
        return getLast();  
    }  
 
    // 删除并返回第一个节点  
    // 若LinkedList的大小为0,则返回null  
    public E pollFirst() {  
        if (size==0)  
            return null;  
        return removeFirst();  
    }  
 
    // 删除并返回最后一个节点  
    // 若LinkedList的大小为0,则返回null  
    public E pollLast() {  
        if (size==0)  
            return null;  
        return removeLast();  
    }  
 
    // 将e插入到双向链表开头  
    public void push(E e) {  
        addFirst(e);  
    }  
 
    // 删除并返回第一个节点  
    public E pop() {  
        return removeFirst();  
    }  
 
    // 从LinkedList开始向后查找,删除第一个值为元素(o)的节点  
    // 从链表开始查找,如存在节点的值为元素(o)的节点,则删除该节点  
    public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {  
        return remove(o);  
    }  
 
    // 从LinkedList末尾向前查找,删除第一个值为元素(o)的节点  
    // 从链表开始查找,如存在节点的值为元素(o)的节点,则删除该节点  
    public boolean removeLastOccurrence(Object o) {  
        if (o==null) {  
            for (Entry<E> e = header.previous; e != header; e = e.previous) {  
                if (e.element==null) {  
                    remove(e);  
                    return true;  
                }  
            }  
        } else {  
            for (Entry<E> e = header.previous; e != header; e = e.previous) {  
                if (o.equals(e.element)) {  
                    remove(e);  
                    return true;  
                }  
            }  
        }  
        return false;  
    }  
 
    // 返回“index到末尾的全部节点”对应的ListIterator对象(List迭代器)  
    public ListIterator<E> listIterator(int index) {  
        return new ListItr(index);  
    }  
 
    // List迭代器  
    private class ListItr implements ListIterator<E> {  
        // 上一次返回的节点  
        private Entry<E> lastReturned = header;  
        // 下一个节点  
        private Entry<E> next;  
        // 下一个节点对应的索引值  
        private int nextIndex;  
        // 期望的改变计数。用来实现fail-fast机制。  
        private int expectedModCount = modCount;  
 
        // 构造函数。  
        // 从index位置开始进行迭代  
        ListItr(int index) {  
            // index的有效性处理  
            if (index < 0 || index > size)  
                throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+ ", Size: "+size);  
            // 若 “index 小于 ‘双向链表长度的一半’”,则从第一个元素开始往后查找;  
            // 否则,从最后一个元素往前查找。  
            if (index < (size >> 1)) {  
                next = header.next;  
                for (nextIndex=0; nextIndex<index; nextIndex++)  
                    next = next.next;  
            } else {  
                next = header;  
                for (nextIndex=size; nextIndex>index; nextIndex--)  
                    next = next.previous;  
            }  
        }  
 
        // 是否存在下一个元素  
        public boolean hasNext() {  
            // 通过元素索引是否等于“双向链表大小”来判断是否达到最后。  
            return nextIndex != size;  
        }  
 
        // 获取下一个元素  
        public E next() {  
            checkForComodification();  
            if (nextIndex == size)  
                throw new NoSuchElementException();  
 
            lastReturned = next;  
            // next指向链表的下一个元素  
            next = next.next;  
            nextIndex++;  
            return lastReturned.element;  
        }  
 
        // 是否存在上一个元素  
        public boolean hasPrevious() {  
            // 通过元素索引是否等于0,来判断是否达到开头。  
            return nextIndex != 0;  
        }  
 
        // 获取上一个元素  
        public E previous() {  
            if (nextIndex == 0)  
            throw new NoSuchElementException();  
 
            // next指向链表的上一个元素  
            lastReturned = next = next.previous;  
            nextIndex--;  
            checkForComodification();  
            return lastReturned.element;  
        }  
 
        // 获取下一个元素的索引  
        public int nextIndex() {  
            return nextIndex;  
        }  
 
        // 获取上一个元素的索引  
        public int previousIndex() {  
            return nextIndex-1;  
        }  
 
        // 删除当前元素。  
        // 删除双向链表中的当前节点  
        public void remove() {  
            checkForComodification();  
            Entry<E> lastNext = lastReturned.next;  
            try {  
                LinkedList.this.remove(lastReturned);  
            } catch (NoSuchElementException e) {  
                throw new IllegalStateException();  
            }  
            if (next==lastReturned)  
                next = lastNext;  
            else 
                nextIndex--;  
            lastReturned = header;  
            expectedModCount++;  
        }  
 
        // 设置当前节点为e  
        public void set(E e) {  
            if (lastReturned == header)  
                throw new IllegalStateException();  
            checkForComodification();  
            lastReturned.element = e;  
        }  
 
        // 将e添加到当前节点的前面  
        public void add(E e) {  
            checkForComodification();  
            lastReturned = header;  
            addBefore(e, next);  
            nextIndex++;  
            expectedModCount++;  
        }  
 
        // 判断 “modCount和expectedModCount是否相等”,依次来实现fail-fast机制。  
        final void checkForComodification() {  
            if (modCount != expectedModCount)  
            throw new ConcurrentModificationException();  
        }  
    }  
 
    // 双向链表的节点所对应的数据结构。  
    // 包含3部分:上一节点,下一节点,当前节点值。  
    private static class Entry<E> {  
        // 当前节点所包含的值  
        E element;  
        // 下一个节点  
        Entry<E> next;  
        // 上一个节点  
        Entry<E> previous;  
 
        /**  
         * 链表节点的构造函数。  
         * 参数说明:  
         *   element  —— 节点所包含的数据  
         *   next      —— 下一个节点  
         *   previous —— 上一个节点  
         */ 
        Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {  
            this.element = element;  
            this.next = next;  
            this.previous = previous;  
        }  
    }  
 
    // 将节点(节点数据是e)添加到entry节点之前。  
    private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {  
        // 新建节点newEntry,将newEntry插入到节点e之前;并且设置newEntry的数据是e  
        Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);  
        newEntry.previous.next = newEntry;  
        newEntry.next.previous = newEntry;  
        // 修改LinkedList大小  
        size++;  
        // 修改LinkedList的修改统计数:用来实现fail-fast机制。  
        modCount++;  
        return newEntry;  
    }  
 
    // 将节点从链表中删除  
    private E remove(Entry<E> e) {  
        if (e == header)  
            throw new NoSuchElementException();  
 
        E result = e.element;  
        e.previous.next = e.next;  
        e.next.previous = e.previous;  
        e.next = e.previous = null;  
        e.element = null;  
        size--;  
        modCount++;  
        return result;  
    }  
 
    // 反向迭代器  
    public Iterator<E> descendingIterator() {  
        return new DescendingIterator();  
    }  
 
    // 反向迭代器实现类。  
    private class DescendingIterator implements Iterator {  
        final ListItr itr = new ListItr(size());  
        // 反向迭代器是否下一个元素。  
        // 实际上是判断双向链表的当前节点是否达到开头  
        public boolean hasNext() {  
            return itr.hasPrevious();  
        }  
        // 反向迭代器获取下一个元素。  
        // 实际上是获取双向链表的前一个节点  
        public E next() {  
            return itr.previous();  
        }  
        // 删除当前节点  
        public void remove() {  
            itr.remove();  
        }  
    }  
 
 
    // 返回LinkedList的Object[]数组  
    public Object[] toArray() {  
    // 新建Object[]数组  
    Object[] result = new Object[size];  
        int i = 0;  
        // 将链表中所有节点的数据都添加到Object[]数组中  
        for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next)  
            result[i++] = e.element;  
    return result;  
    }  
 
    // 返回LinkedList的模板数组。所谓模板数组,即可以将T设为任意的数据类型  
    public <T> T[] toArray(T[] a) {  
        // 若数组a的大小 < LinkedList的元素个数(意味着数组a不能容纳LinkedList中全部元素)  
        // 则新建一个T[]数组,T[]的大小为LinkedList大小,并将该T[]赋值给a。  
        if (a.length < size)  
            a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(  
                                a.getClass().getComponentType(), size);  
        // 将链表中所有节点的数据都添加到数组a中  
        int i = 0;  
        Object[] result = a;  
        for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next)  
            result[i++] = e.element;  
 
        if (a.length > size)  
            a[size] = null;  
 
        return a;  
    }  
 
 
    // 克隆函数。返回LinkedList的克隆对象。  
    public Object clone() {  
        LinkedList<E> clone = null;  
        // 克隆一个LinkedList克隆对象  
        try {  
            clone = (LinkedList<E>) super.clone();  
        } catch (CloneNotSupportedException e) {  
            throw new InternalError();  
        }  
 
        // 新建LinkedList表头节点  
        clone.header = new Entry<E>(null, null, null);  
        clone.header.next = clone.header.previous = clone.header;  
        clone.size = 0;  
        clone.modCount = 0;  
 
        // 将链表中所有节点的数据都添加到克隆对象中  
        for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next)  
            clone.add(e.element);  
 
        return clone;  
    }  
 
    // java.io.Serializable的写入函数  
    // 将LinkedList的“容量,所有的元素值”都写入到输出流中  
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)  
        throws java.io.IOException {  
        // Write out any hidden serialization magic  
        s.defaultWriteObject();  
 
        // 写入“容量”  
        s.writeInt(size);  
 
        // 将链表中所有节点的数据都写入到输出流中  
        for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next)  
            s.writeObject(e.element);  
    }  
 
    // java.io.Serializable的读取函数:根据写入方式反向读出  
    // 先将LinkedList的“容量”读出,然后将“所有的元素值”读出  
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)  
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {  
        // Read in any hidden serialization magic  
        s.defaultReadObject();  
 
        // 从输入流中读取“容量”  
        int size = s.readInt();  
 
        // 新建链表表头节点  
        header = new Entry<E>(null, null, null);  
        header.next = header.previous = header;  
 
        // 从输入流中将“所有的元素值”并逐个添加到链表中  
        for (int i=0; i<size; i++)  
            addBefore((E)s.readObject(), header);  
    }  
 
}

总结
(01) LinkedList 实际上是通过双向链表去实现的。
        它包含一个非常重要的内部类:Entry。Entry是双向链表节点所对应的数据结构,它包括的属性有:当前节点所包含的值上一个节点下一个节点
(02) 从LinkedList的实现方式中可以发现,它不存在LinkedList容量不足的问题。
(03) LinkedList的克隆函数,即是将全部元素克隆到一个新的LinkedList对象中。
(04) LinkedList实现java.io.Serializable。当写入到输出流时,先写入“容量”,再依次写入“每一个节点保护的值”;当读出输入流时,先读取“容量”,再依次读取“每一个元素”。
(05) 由于LinkedList实现了Deque,而Deque接口定义了在双端队列两端访问元素的方法。提供插入、移除和检查元素的方法。每种方法都存在两种形式:一种形式在操作失败时抛出异常,另一种形式返回一个特殊值(null 或 false,具体取决于操作)。

总结起来如下表格:

   第一个元素(头部)                 最后一个元素(尾部)

          抛出异常           特殊值             抛出异常             特殊值

插入    addFirst(e)     offerFirst(e)     addLast(e)          offerLast(e)

移除    removeFirst()  pollFirst()       removeLast()        pollLast()

检查    getFirst()        peekFirst()      getLast()            peekLast()

(06) LinkedList可以作为FIFO(先进先出)的队列,作为FIFO的队列时,下表的方法等价:
队列方法       等效方法
add(e)        addLast(e)
offer(e)      offerLast(e)
remove()      removeFirst()
poll()        pollFirst()
element()     getFirst()
peek()        peekFirst()
(07) LinkedList可以作为LIFO(后进先出)的栈,作为LIFO的栈时,下表的方法等价:
栈方法        等效方法
push(e)      addFirst(e)
pop()        removeFirst()
peek()       peekFirst()


第3部分 LinkedList遍历方式。

LinkedList遍历方式

LinkedList支持多种遍历方式。建议不要采用随机访问的方式去遍历LinkedList,而采用逐个遍历的方式。

(01) 第一种,通过迭代器遍历。即通过Iterator去遍历。
for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext();)  
    iter.next(); 
(02) 通过快速随机访问遍历LinkedList
int size = list.size();  
for (int i=0; i<size; i++) {  
    list.get(i);          
} 
(03) 通过另外一种for循环来遍历LinkedList
for (Integer integ:list)   
    ; 
(04) 通过pollFirst()来遍历LinkedList
while(list.pollFirst() != null)  
    ; 
(05) 通过pollLast()来遍历LinkedList
while(list.pollLast() != null)  
    ; 
(06) 通过removeFirst()来遍历LinkedList
try {  
    while(list.removeFirst() != null)  
        ;  
} catch (NoSuchElementException e) {  
} 
(07) 通过removeLast()来遍历LinkedList
try {  
    while(list.removeLast() != null)  
        ;  
} catch (NoSuchElementException e) {  
}
测试这些遍历方式效率的代码如下

public class LinkedListThruTest {  
    public static void main(String[] args) {  
        // 通过Iterator遍历LinkedList  
        iteratorLinkedListThruIterator(getLinkedList()) ;  
          
        // 通过快速随机访问遍历LinkedList  
        iteratorLinkedListThruForeach(getLinkedList()) ;  
 
        // 通过for循环的变种来访问遍历LinkedList  
        iteratorThroughFor2(getLinkedList()) ;  
 
        // 通过PollFirst()遍历LinkedList  
        iteratorThroughPollFirst(getLinkedList()) ;  
 
        // 通过PollLast()遍历LinkedList  
        iteratorThroughPollLast(getLinkedList()) ;  
 
        // 通过removeFirst()遍历LinkedList  
        iteratorThroughRemoveFirst(getLinkedList()) ;  
 
        // 通过removeLast()遍历LinkedList  
        iteratorThroughRemoveLast(getLinkedList()) ;  
    }  
      
    private static LinkedList getLinkedList() {  
        LinkedList llist = new LinkedList();  
        for (int i=0; i<100000; i++)  
            llist.addLast(i);  
 
        return llist;  
    }  
    /**  
     * 通过快迭代器遍历LinkedList  
     */ 
    private static void iteratorLinkedListThruIterator(LinkedList<Integer> list) {  
        if (list == null)  
            return ;  
 
        // 记录开始时间  
        long start = System.currentTimeMillis();  
          
        for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext();)  
            iter.next();  
 
        // 记录结束时间  
        long end = System.currentTimeMillis();  
        long interval = end - start;  
        System.out.println("iteratorLinkedListThruIterator:" + interval+" ms");  
    }  
 
    /**  
     * 通过快速随机访问遍历LinkedList  
     */ 
    private static void iteratorLinkedListThruForeach(LinkedList<Integer> list) {  
        if (list == null)  
            return ;  
 
        // 记录开始时间  
        long start = System.currentTimeMillis();  
          
        int size = list.size();  
        for (int i=0; i<size; i++) {  
            list.get(i);          
        }  
        // 记录结束时间  
        long end = System.currentTimeMillis();  
        long interval = end - start;  
        System.out.println("iteratorLinkedListThruForeach:" + interval+" ms");  
    }  
 
    /**  
     * 通过另外一种for循环来遍历LinkedList  
     */ 
    private static void iteratorThroughFor2(LinkedList<Integer> list) {  
        if (list == null)  
            return ;  
 
        // 记录开始时间  
        long start = System.currentTimeMillis();  
          
        for (Integer integ:list)   
            ;  
 
        // 记录结束时间  
        long end = System.currentTimeMillis();  
        long interval = end - start;  
        System.out.println("iteratorThroughFor2:" + interval+" ms");  
    }  
 
    /**  
     * 通过pollFirst()来遍历LinkedList  
     */ 
    private static void iteratorThroughPollFirst(LinkedList<Integer> list) {  
        if (list == null)  
            return ;  
 
        // 记录开始时间  
        long start = System.currentTimeMillis();  
        while(list.pollFirst() != null)  
            ;  
 
        // 记录结束时间  
        long end = System.currentTimeMillis();  
        long interval = end - start;  
        System.out.println("iteratorThroughPollFirst:" + interval+" ms");  
    }  
 
    /**  
     * 通过pollLast()来遍历LinkedList  
     */ 
    private static void iteratorThroughPollLast(LinkedList<Integer> list) {  
        if (list == null)  
            return ;  
 
        // 记录开始时间  
        long start = System.currentTimeMillis();  
        while(list.pollLast() != null)  
            ;  
 
        // 记录结束时间  
        long end = System.currentTimeMillis();  
        long interval = end - start;  
        System.out.println("iteratorThroughPollLast:" + interval+" ms");  
    }  
 
    /**  
     * 通过removeFirst()来遍历LinkedList  
     */ 
    private static void iteratorThroughRemoveFirst(LinkedList<Integer> list) {  
        if (list == null)  
            return ;  
 
        // 记录开始时间  
        long start = System.currentTimeMillis();  
        try {  
            while(list.removeFirst() != null)  
                ;  
        } catch (NoSuchElementException e) {  
        }  
 
        // 记录结束时间  
        long end = System.currentTimeMillis();  
        long interval = end - start;  
        System.out.println("iteratorThroughRemoveFirst:" + interval+" ms");  
    }  
 
    /**  
     * 通过removeLast()来遍历LinkedList  
     */ 
    private static void iteratorThroughRemoveLast(LinkedList<Integer> list) {  
        if (list == null)  
            return ;  
 
        // 记录开始时间  
        long start = System.currentTimeMillis();  
        try {  
            while(list.removeLast() != null)  
                ;  
        } catch (NoSuchElementException e) {  
        }  
 
        // 记录结束时间  
        long end = System.currentTimeMillis();  
        long interval = end - start;  
        System.out.println("iteratorThroughRemoveLast:" + interval+" ms");  
    }  
 
}

执行结果
iteratorLinkedListThruIterator:8 ms
iteratorLinkedListThruForeach:3724 ms
iteratorThroughFor2:5 ms
iteratorThroughPollFirst:8 ms
iteratorThroughPollLast:6 ms
iteratorThroughRemoveFirst:2 ms
iteratorThroughRemoveLast:2 ms

由此可见,遍历LinkedList时,使用removeFist()或removeLast()效率最高。但用它们遍历时,会删除原始数据;若单纯只读取,而不删除,应该使用第3种遍历方式。
无论如何,千万不要通过随机访问去遍历LinkedList! 

Demo:

[其实就是通过LinkedList内部的方法,造一种队列出来,看下面代码最后2个方法]

package org.credo.jdk.util;

import java.util.LinkedList;

public class TestLinkedList
{
	public static void main(String[] args)
	{
		// testLinkedListAPIs();
		useLinkedListAsLIFO();
		useLinkedListAsFIFO();
	}

	@SuppressWarnings({ "unchecked", "rawtypes" })
	private static void testLinkedListAPIs()
	{
		LinkedList list = new LinkedList();
		list.add("1");
		list.add("2");
		list.add("3");

		list.add(1, "4");
		System.out.println("\nTest \"addFirst(), removeFirst(), getFirst()\"");

		// (01) 将“10”添加到第一个位置。 失败的话,抛出异常!
		list.addFirst("10");
		System.out.println("list:" + list);
		// (02) 将第一个元素删除。 失败的话,抛出异常!
		System.out.println("list.removeFirst():" + list.removeFirst());
		System.out.println("list:" + list);
		// (03) 获取第一个元素。 失败的话,抛出异常!
		System.out.println("list.getFirst():" + list.getFirst());

		System.out.println("\nTest \"offerFirst(), pollFirst(), peekFirst()\"");
		// (01) 将“10”添加到第一个位置。 返回true。
		list.offerFirst("10");
		System.out.println("llist:" + list);
		// (02) 将第一个元素删除。 失败的话,返回null。
		System.out.println("llist.pollFirst():" + list.pollFirst());
		System.out.println("llist:" + list);
		// (03) 获取第一个元素。 失败的话,返回null。
		System.out.println("llist.peekFirst():" + list.peekFirst());
	}

	/**
	 * 将LinkedList当作 LIFO(后进先出)的堆栈
	 */
	private static void useLinkedListAsLIFO()
	{
		System.out.println("将LinkedList当作 LIFO(后进先出)的堆栈:");
		// 新建一个LinkedList
		LinkedList stack = new LinkedList();

		// 将1,2,3,4添加到堆栈中
		//将e插入到双向链表开头  
		stack.push("1");
		stack.push("2");
		stack.push("3");
		stack.push("4");
		// 打印“栈”
		System.out.println("stack:" + stack);

		// 删除“栈顶元素”[删除并返回第一个节点 ]
		System.out.println("stack.pop():" + stack.pop());

		// 取出“栈顶元素”[ 返回第一个节点  若LinkedList的大小为0,则返回null ]
		System.out.println("stack.peek():" + stack.peek());

		// 打印“栈”
		System.out.println("stack:" + stack);
	}
	
	 /**  
     * 将LinkedList当作 FIFO(先进先出)的队列  
     */ 
    private static void useLinkedListAsFIFO() {  
        System.out.println("\nuseLinkedListAsFIFO===================");  
        // 新建一个LinkedList  
        LinkedList queue = new LinkedList();  
 
        // 将10,20,30,40添加到队列。每次都是插入到末尾  
        //将节点添加到双向链表的末端。
        queue.add("10");  
        queue.add("20");  
        queue.add("30");  
        queue.add("40");  
        // 打印“队列”  
        System.out.println("queue:"+queue);  
 
        // 删除(队列的第一个元素)  
        System.out.println("queue.remove():"+queue.remove());  
      
        // 读取(队列的第一个元素)  
        System.out.println("queue.element():"+queue.element());  
 
        // 打印“队列”  
        System.out.println("queue:"+queue);  
    }  

}
将LinkedList当作 LIFO(后进先出)的堆栈:
stack:[4, 3, 2, 1]
stack.pop():4
stack.peek():3
stack:[3, 2, 1]

useLinkedListAsFIFO===================
queue:[10, 20, 30, 40]
queue.remove():10
queue.element():20
queue:[20, 30, 40] 


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