Java LinkedList源码分析
作者:网络转载 发布时间:[ 2016/1/29 14:09:48 ] 推荐标签:测试开发技术 编程语言
简介
LinkedList 是一个常用的集合类,用于顺序存储元素。 LinkedList 经常和 ArrayList 一起被提及。大部分人应该都知道 ArrayList 内部采用数组保存元素,适合用于随机访问比较多的场景,而随机插入、删除等操作因为要移动元素而比较慢。 LinkedList 内部采用链表的形式存储元素,随机访问比较慢,但是插入、删除元素比较快,一般认为时间复杂都是 O(1) (需要查找元素时不是了,下面会说明)。本文分析 LinkedList 的具体实现。
继承关系
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
LinkedList 继承了一个抽象类 AbstractSequentialList ,这个类是用调用 ListIterator 实现了元素的增删查改,比如 add 方法:
public void add(int index, E element) {
try {
listIterator(index).add(element);
} catch (NoSuchElementException exc) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
}
}
不过这些方法在 LinkedList 中被复写了。
LinkedList 实现了 List 、 Deque 、 Cloneable 以及 Serializable 接口。其中 Deque 是双端队列接口,所以 LinkedList 可以当作是栈、队列或者双端队队列。
内部变量
transient int size = 0;
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;
总共三个内部变量, size 是元素个数, first 是指向第一个元素的指针, last 则指向后一个。元素在内部被封装成 Node 对象,这是一个内部类,看一下它的代码:
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;
}
}
可以看到这是一个双向链表的结构,每个节点保存它的前驱节点和后继节点。
私有方法
LinkedList 内部有几个关键的私有方法,它们实现了链表的插入、删除等操作。比如在表头插入:
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first; //先保存当前头节点
//创建一个新节点,节点值为e,前驱节点为空,后继节点为当前头节点
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
first = newNode; //让first指向新节点
if (f == null) //如果链表原来为空,把last指向这个的节点
last = newNode;
else · //否则原来的头节点的前驱指向新的头节点
f.prev = newNode;
size++;
modCount++;
}
其实是双向链表的插入操作,调整指针的指向,时间复杂度为 O(1) ,学过数据结构的应该很容易看懂。其它还有几个类似的方法:
//尾部插入
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null) //如果链表原来为空,让first指向这个的节点
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
//中间插入
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
final Node<E> pred = succ.prev;
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
succ.prev = newNode;
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
//删除头节点
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final Node<E> next = f.next; //先保存下一个节点
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next; //让first指向下一个节点
if (next == null) //如果下一个节点为空,说明链表原来只有一个节点,现在成空链表了,要把last指向null
last = null;
else //否则下一个节点的前驱节点要置为null
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
//删除尾节点
private E unlinkLast(Node<E> l) {
// assert l == last && l != null;
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev; //保存前一个节点
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
last = prev; //last指向前一个节点
if (prev == null) //与头节点删除一样,判断是否为空
first = null;
else
prev.next = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
//从链表中间删除节点
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next; //保存前驱节点
final Node<E> prev = x.prev; //保存后继节点
if (prev == null) { //前驱为空,说明删除的是头节点,first要指向下一个节点
first = next;
} else { //否则前驱节点的后继节点变为当前删除节点的下一个节点
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) { //判断后继是否为空,与前驱节点是否为空的逻辑类似
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
公开方法
公开的方法几乎都是调用上面几个方法实现的,例如 add 方法:
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}
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