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0x00 描述

LinkedList 是一個雙向鏈表，這是一個基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。打開 LinkedList 源碼，可以看到它繼承于 AbstractSequentialList ，這個是 AbstractList 的子類。同時也實現(xiàn)了 List、Deque 、Clone、Serializable 接口。所以簡化的類關(guān)系圖可以表示為

image

關(guān)鍵屬性

size 記錄當前數(shù)組元素的個數(shù)
first 鏈表頭指針
last 鏈表尾部指針
modCount 記錄修改次數(shù)，這個字段是繼承于 AbstractList

LinkedList 是實現(xiàn)了序列化接口 Serializable ，而以上屬性都被聲明為 transient 表示這些字段不參與序列化。

節(jié)點

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;
}

這個節(jié)點類，記錄鏈表中的節(jié)點的數(shù)據(jù)，有前指針、后指針和具體的數(shù)據(jù)元素。這個數(shù)據(jù)這里用泛型來表示了。

構(gòu)造方法

public LinkedList() {
}

這個是默認構(gòu)造函數(shù)，創(chuàng)建一個空鏈表。

public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
    this();
    addAll(c);
}

這是通過列表來創(chuàng)建鏈表的。它調(diào)用了 addAll 方法。這個方法后文會講到。

0x01 常用方法

addFirst(E e)

在鏈表頭部添加節(jié)點

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

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;
    else
        f.prev = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

它實際是調(diào)用了內(nèi)部的一個私有方法 linkFirst 。只需要改變指針指向，時間復(fù)雜度O(1)。

addLast(E e)

public void addLast(E e) {
    linkLast(e);
}

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;
    else
        l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

在鏈表尾部添加一個節(jié)點。它也是內(nèi)部的 linkLast 方法。這方法執(zhí)行效率也很高，只需要改變指針指向，時間復(fù)雜度是O(1)。

add(E e)

public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}

可以看出也是調(diào)用了 linkLast 方法。

add(int index, E element)

public void add(int index, E element) {
    checkPositionIndex(index);

    if (index == size)
        linkLast(element);
    else
        linkBefore(element, node(index));
}

private void checkPositionIndex(int index) {
    if (!isPositionIndex(index))
        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}

private boolean isPositionIndex(int index) {
    return index >= 0 && index <= size;
}

在某個 index 前插入元素。

首先它會檢查 index 是否正確。如果在 0~size 范圍內(nèi)的下標，那么就執(zhí)行插入的方法；

它會判斷如果 index 是等于 size 那么就在尾部插入元素，否則就在 index 所在節(jié)點前面插入元素。

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++;
}

這個方法在節(jié)點 succ 前面添加元素，時間復(fù)雜度為O(1)。

在調(diào)用這個方法之前需要獲取到節(jié)點

Node<E> node(int index) {
    // assert isElementIndex(index);

    if (index < (size >> 1)) {//size >> 1 相當于 size/2
        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;
    }
}

在鏈表中要通過下標查找一個節(jié)點，需要通過遍歷。這里做了一個優(yōu)化，當 index 是在前半部分時從鏈表頭部開始遍歷；如果 index 超過當前鏈表的一半時則從后面開始遍歷查詢，它的時間復(fù)雜度為O(n)。

addAll(Collection<? extends E> c)

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    return addAll(size, c);
}

在尾部插入一個列表，通過調(diào)用 add(int,Collection) 來實現(xiàn)。

addAll(int index, Collection<? extends E> c)

public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
    //先檢測 index 是否有效
    checkPositionIndex(index);

    //以數(shù)組的形式獲取到列表數(shù)據(jù)
    Object[] a = c.toArray();
    int numNew = a.length;
    if (numNew == 0)
        return false;
    //找到index的前向指針，后向指針
    Node<E> pred, succ;
    if (index == size) {
        succ = null;
        pred = last;
    } else {
        succ = node(index);
        pred = succ.prev;
    }
    //依次把數(shù)組中的節(jié)點插入到列表中
    for (Object o : a) {
        @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
        Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        pred = newNode;
    }
    //鏈接后向指針
    if (succ == null) {
        last = pred;
    } else {
        pred.next = succ;
        succ.prev = pred;
    }
    //更新size和modCount
    size += numNew;
    modCount++;
    return true;
}

這個方法稍微復(fù)雜一點

先檢測 index 是否有效
以數(shù)組的形式獲取到列表數(shù)據(jù)
找到 index 所在節(jié)點的前向指針，后向指針
依次把數(shù)組中的節(jié)點插入到列表中
鏈接后向指針的數(shù)據(jù)
更新 size 和 modCount

get(int index)

public E get(int index) {
    checkElementIndex(index);
    return node(index).item;
}

獲取 index 所在元素，通過 node 方法獲取。前面分析可以知道，這個方法需要遍歷，它的時間復(fù)雜度是O(n)。

contains(Object o)

public boolean contains(Object o) {
    return indexOf(o) != -1;
}

public int indexOf(Object o) {
    int index = 0;
    if (o == null) {
        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;
}

查詢某個對象是否存在于該鏈表中是通過遍歷來實現(xiàn)的。

peek()

查看鏈表頭節(jié)點

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

peekFirst()

查看鏈表頭節(jié)點

public E peekFirst() {
    final Node<E> f = first;
    return (f == null) ? null : f.item;
}

peekLast()

查看鏈表尾部節(jié)點

public E peekLast() {
    final Node<E> l = last;
    return (l == null) ? null : l.item;
}

poll()

獲取頭節(jié)點，并把頭節(jié)點從鏈表中刪除

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

private E unlinkFirst(Node<E> f) {
    // assert f == first && f != null;
    final E element = f.item;
    final Node<E> next = f.next;
    f.item = null;
    f.next = null; // help GC
    first = next;
    if (next == null)
        last = null;
    else
        next.prev = null;
    size--;
    modCount++;
    return element;
}

pollFirst()

同上

public E pollFirst() {
    final Node<E> f = first;
    return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}

pollLast()

獲取尾部節(jié)點，并將尾部節(jié)點刪除

public E pollLast() {
    final Node<E> l = last;
    return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}

private E unlinkLast(Node<E> l) {
    // assert l == last && l != null;
    final E element = l.item;
    final Node<E> prev = l.prev;
    l.item = null;
    l.prev = null; // help GC
    last = prev;
    if (prev == null)
        first = null;
    else
        prev.next = null;
    size--;
    modCount++;
    return element;
}

remove()

刪除頭節(jié)點

public E remove() {
    return removeFirst();
}
public E removeFirst() {
    final Node<E> f = first;
    if (f == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return unlinkFirst(f);
}

clear()

清空鏈表

public void clear() {
    // Clearing all of the links between nodes is "unnecessary", but:
    // - helps a generational GC if the discarded nodes inhabit
    //   more than one generation
    // - is sure to free memory even if there is a reachable Iterator
    for (Node<E> x = first; x != null; ) {
        Node<E> next = x.next;
        x.item = null;
        x.next = null;
        x.prev = null;
        x = next;
    }
    first = last = null;
    size = 0;
    modCount++;
}

遍歷整個鏈表，將節(jié)點中的數(shù)據(jù)置為 null 。

0x02 總結(jié)

LinkedList 是一個雙向鏈表，它是線程不安全的。
LinkedList 擅長插入、刪除操作，時間復(fù)雜度是O(1)；但是如果事先不知道被插入的節(jié)點，則需要通過遍歷來查詢到該節(jié)點，而查詢操作就不是很高效了，時間復(fù)雜度是O(n)。
get 方法需要遍歷獲得，containts 方法也需要遍歷
在鏈表頭部或尾部插入節(jié)點效率要高，但是通過下標 index 插入節(jié)點則需要遍歷找到插入的位置，再執(zhí)行插入操作。

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源碼閱讀之LinkedList實現(xiàn)細節(jié)

源碼閱讀之LinkedList實現(xiàn)細節(jié)

0x00 描述

關(guān)鍵屬性

節(jié)點

構(gòu)造方法

0x01 常用方法

addFirst(E e)

addLast(E e)

add(E e)

add(int index, E element)

addAll(Collection<? extends E> c)

addAll(int index, Collection<? extends E> c)

get(int index)

contains(Object o)

peek()

peekFirst()

peekLast()

poll()

pollFirst()

pollLast()

remove()

clear()

0x02 總結(jié)

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0x00 描述

關(guān)鍵屬性

節(jié)點

構(gòu)造方法

0x01 常用方法

addFirst(E e)

addLast(E e)

add(E e)

add(int index, E element)

addAll(Collection<? extends E> c)

addAll(int index, Collection<? extends E> c)

get(int index)

contains(Object o)

peek()

peekFirst()

peekLast()

poll()

pollFirst()

pollLast()

remove()

clear()

0x02 總結(jié)

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