源码分析之LinkedList
概念
LinkedList是Java Collections Framework中List接口一种实现。不同于ArrayList的是LinkedList是基于双向链表实现的。
类结构
LinkedList类结构
LinkedList继承AbstractSequentialList类，实现List<E>,Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable接口。
AbstractSequentialList
AbstractSequentialList类是AbstractList子类,同时也提供了一个基本的list接口的实现，为顺序访问的数据存储结构（链表）提供了最小化的实现。而对于随机访问的数据存储结构（数组）要优先考虑使用AbstractList。AbstractSequentiaList是在迭代器基础上实现的get、set、add等方法。
Deque / Queue
Deque接口继承Queue接口，两端都允许插入和删除元素，即双向队列。LinkedList实现了Deque接口。这也就意味着我们可以利用LinkedList来实现双向队列。
类成员
构造函数
public LinkedList() {
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
LinkedList类提供了2个构造函数，其中有一个带有Collection参数的构造函数。
size
transient int size = 0;
表示链表的大小。
first / last
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;
first和last均是Node类的实例。first指向头结点，last指向的尾节点。
Node类
Node类是LinkedList的私有内部类，也是链表数据存储的基本单元。
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;
}
}
Node类有3个成员变量：
-
item：代表数据元素本身； -
next：指向数据的后节点； -
prev：指向数据的前节点；
由此可以看出，LinkedList存储的数据构建于一个双向链表中。
add(E) 方法
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
void linkLast(E e) {
// 现在的尾节点
final Node<E> l = last;
// 包装元素数据构建新节点
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
// 如果尾节点为空，将新节点赋值给first节点
first = newNode;
else
// 如果为节点不为空，将新节点添加至尾部
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
add方法会调用linkLast方法，将添加的元素加入链表尾部。
add(int index, E element) 方法
public void add(int index, E element) {
// 检查index是否有效
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
// 如果index正好等于size，说明此时index位置正好在链表尾部，则直接在尾部添加
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}
大部分的情况，添加元素的index都不等于size。这时候会调用linkBefore(element, node(index));来进行添加元素。首先会调用node(index)获取在指定index处的node节点:
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
if (index < (size >> 1)) {
// index 小于size一半的情况下，从fist节点开始遍历
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
// index大于size一半的情况下，从last节点开始遍历
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
最后调用linkBefore添加元素：
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
// succ节点前节点
final Node<E> pred = succ.prev;
// 构建新节点，前节点为pred，后节点为succ
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
// 在succ和pred之间插入新节点
succ.prev = newNode;
if (pred == null)
// 如果pred为null，将新节点复制为first节点
first = newNode;
else
// 否则添加为pred的后节点
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
remove(index) 方法
根据index删除链表某节点：
public E remove(int index) {
// 检查index是否处于正确范围
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
if (prev == null) {
//x的前节点为null，将x的后节点设置为fist节点
first = next;
} else {
// 将x前节点的后节点指向为x的后节点
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) {
// x的后节点为null，将x的前节点设置为last节点
last = prev;
} else {
// 将x后节点的前节点指向为x的前节点
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
- 检查
index是否在合理范围； - 调用
node(index)找出index位置的节点； - 调用
unlink方法删除节点；
remove(o) 方法
根据元素本身删除链表某节点：
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
// 如果o为null,遍历删除链表中为null的节点
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) {
// 遍历链表找出等于o的节点并删除
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
其他操作元素的方法
除了以上所描述的几种操作LinkedList链表元素的方法，LinkedList类还提供了很多操作元素的方法。有实现Deque接口的addFirst、addLast、offer、offerFirst...等等
ArrayList VS LinkedList
-
ArrayList是基于动态数组实现的，LinkedList是基于双向链表实现的； - 对于随机访问来说，
ArrayList要优于LinkedList。-
ArrayList通过数组下标； -
LinkedList需要遍历寻址；
-
- 不考虑直接在尾部添加数据的话，
ArrayList按照指定的index添加/删除数据是通过复制数组实现。LinkedList通过寻址改变节点指向实现。 -
LinkedList在数据存储上不存在浪费空间的情况。ArrayList动态扩容会导致有一部分空间是浪费的。
