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LinkedList 認(rèn)識(shí)

LinkedList是一種雙向鏈表，雙向鏈表我認(rèn)為有兩點(diǎn)含義：

鏈表中任意一個(gè)存儲(chǔ)單元都可以通過(guò)向前或者向后尋址的方式獲取到其前一個(gè)存儲(chǔ)單元和其后一個(gè)存儲(chǔ)單元
鏈表的尾節(jié)點(diǎn)的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)是鏈表的頭結(jié)點(diǎn)，鏈表的頭結(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)是鏈表的尾節(jié)點(diǎn)

關(guān)注點(diǎn)	結(jié)論
LinkedList是否允許空	允許
LinkedList是否允許重復(fù)數(shù)據(jù)	允許
LinkedList是否有序	有序
LinkedList是否線程安全	非線程安全

LinkedList 有個(gè)內(nèi)部類：

Node

E item:：代表的存儲(chǔ)的元素
Node<E> next：代表鏈表的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)
Node<E> prev：代表鏈表的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)

LinkedList 構(gòu)造器

    public LinkedList() {

    }


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

 public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
    //檢查index 值是否合法
        checkPositionIndex(index);

    //轉(zhuǎn)化為數(shù)組
        Object[] a = c.toArray();
    
    //獲取數(shù)組的長(zhǎng)度
        int numNew = a.length;
        if (numNew == 0)
            return false;

        Node<E> pred, succ;

        if (index == size) {
            succ = null;
        //前一個(gè)節(jié)點(diǎn)就是 集合的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)
            pred = last;
        } else {
        //假如集合的索引index上存在節(jié)點(diǎn)，那么 succ 就為 索引 index 上的節(jié)點(diǎn)
            succ = node(index);
        //前一個(gè)節(jié)點(diǎn)為 succ 節(jié)點(diǎn)的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)
            pred = succ.prev;
        }

        //循環(huán)遍歷 Object[] 數(shù)組
        for (Object o : a) {
            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
         // new 一個(gè)節(jié)點(diǎn) 該節(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)為 pred 節(jié)點(diǎn)，pred 已在上面 得到了
            Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);

        //假如pred 節(jié)點(diǎn)為空
            if (pred == null)
        // 那么第一個(gè)節(jié)點(diǎn)就位 newNode 節(jié)點(diǎn)，比如在剛開(kāi)始 集合為空的情況下
                first = newNode;
            else
        // pred 的下一個(gè)節(jié)點(diǎn) 為 newNode
                pred.next = newNode;
        //pred 節(jié)點(diǎn)指向 newNode 節(jié)點(diǎn)
            pred = newNode;
        }

        if (succ == null) {

        // 集合的最后節(jié)點(diǎn)為 pred
            last = pred;
        } else {
            pred.next = succ;
            succ.prev = pred;
        }
    
    //更新 集合的 大小 
        size += numNew;

    //修改次數(shù)自增
        modCount++;

        return true;
    }

LinkedList 添加元素

   
   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));
    }

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

 private void linkLast(E e) {
    //將 節(jié)點(diǎn) l 指向 last 最后一個(gè)節(jié)點(diǎn) 
        final Node<E> l = last;
    // new 一個(gè)節(jié)點(diǎn) 該節(jié)點(diǎn)的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)為 l 也就是最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    //將最后一個(gè)節(jié)點(diǎn) last 指向 newNode 節(jié)點(diǎn)
        last = newNode;
        if (l == null)
        //假如 l 節(jié)點(diǎn)為空 ，比如在 集合為空 的情況下 last 節(jié)點(diǎn)就位null
            first = newNode;
        else
        // 將 l 節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向 newNode 節(jié)點(diǎn)
            l.next = newNode;
    
    //集合 大小自增
        size++;
    //修改次數(shù)自增
        modCount++;
    }

    //原理 跟 linkLast 差不多
    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++;
    }

    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
       // pred 指向 succ 節(jié)點(diǎn)的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)
        final Node<E> pred = succ.prev;
    
        // new 一個(gè)新節(jié)點(diǎn) 該節(jié)點(diǎn) 上一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向 pred 節(jié)點(diǎn)，下一個(gè)幾點(diǎn)指向 succ 節(jié)點(diǎn)
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);

        //succ 的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向 newNode 節(jié)點(diǎn)
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
        // pred 下一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向 newNode 節(jié)點(diǎn)
            pred.next = newNode;
        size++;

        //修改次數(shù)自增
        modCount++;
    }

LinkedList 查看元素

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

 Node<E> node(int index) {
          //當(dāng)index小于數(shù)組大小的一半的時(shí)候（size >> 1表示size / 2，
         //使用移位運(yùn)算提升代碼運(yùn)行效率），向后查找；否則，向前查找。
        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                //不斷遍歷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

LinkedList 刪除元素

    //移除指定索引的 元素
    public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));
    }

        //移除第一個(gè)元素
     public E remove() {
        return removeFirst();
    }

      //移除最有一個(gè)元素
     public E removeLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkLast(l);
    }

      //移除第一個(gè)元素
      public E removeFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkFirst(f);
    }

  E unlink(Node<E> x) {
        // 獲取節(jié)點(diǎn) x 的元素
        final E element = x.item;
    //獲取節(jié)點(diǎn) x 的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)
        final Node<E> next = x.next;
    //獲取節(jié)點(diǎn) x 的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)
        final Node<E> prev = x.prev;

        if (prev == null) {
            first = next;
        } else {
        //將 節(jié)點(diǎn) x 的上一個(gè) 節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn) 指向節(jié)點(diǎn) x 的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)
            prev.next = next;
        //將節(jié)點(diǎn) x 上一個(gè)節(jié)點(diǎn) 置為 null 讓虛擬機(jī)可以回收這個(gè)節(jié)點(diǎn)
            x.prev = null;
        }

        if (next == null) {
            last = prev;
        } else {
        // 將 節(jié)點(diǎn) x 的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的上一個(gè)節(jié)點(diǎn) 指向 節(jié)點(diǎn) x 的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)
            next.prev = prev;
         //將節(jié)點(diǎn) x 下一個(gè)節(jié)點(diǎn) 置為 null 讓虛擬機(jī)可以回收這個(gè)節(jié)點(diǎn)
            x.next = null;
        }
    
    //將 節(jié)點(diǎn) x 的元素置為 null
        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

LinkedList和ArrayList的對(duì)比

順序插入速度ArrayList會(huì)比較快，因?yàn)锳rrayList是基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的，數(shù)組是事先new好的，只要往指定位置塞一個(gè)數(shù)據(jù)就好了；LinkedList則不同，每次順序插入的時(shí)候LinkedList將new一個(gè)對(duì)象出來(lái)，如果對(duì)象比較大，那么new的時(shí)間勢(shì)必會(huì)長(zhǎng)一點(diǎn)，再加上一些引用賦值的操作，所以順序插入LinkedList必然慢于ArrayList
因?yàn)長(zhǎng)inkedList里面不僅維護(hù)了待插入的元素，還維護(hù)了Entry的前置Entry和后繼Entry，如果一個(gè)LinkedList中的Entry非常多，那么LinkedList將比ArrayList更耗費(fèi)一些內(nèi)存
數(shù)據(jù)遍歷的速度，看最后一部分，這里就不細(xì)講了，結(jié)論是：使用各自遍歷效率最高的方式，ArrayList的遍歷效率會(huì)比LinkedList的遍歷效率高一些
有些說(shuō)法認(rèn)為L(zhǎng)inkedList做插入和刪除更快，這種說(shuō)法其實(shí)是不準(zhǔn)確的：
（1）LinkedList做插入、刪除的時(shí)候，慢在尋址，快在只需要改變前后Entry的引用地址
（2）ArrayList做插入、刪除的時(shí)候，慢在數(shù)組元素的批量copy，快在尋址

所以，如果待插入、刪除的元素是在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的前半段尤其是非常靠前的位置的時(shí)候，LinkedList的效率將大大快過(guò)ArrayList，因?yàn)锳rrayList將批量copy大量的元素；越往后，對(duì)于LinkedList來(lái)說(shuō)，因?yàn)樗请p向鏈表，所以在第2個(gè)元素后面插入一個(gè)數(shù)據(jù)和在倒數(shù)第2個(gè)元素后面插入一個(gè)元素在效率上基本沒(méi)有差別，但是ArrayList由于要批量copy的元素越來(lái)越少，操作速度必然追上乃至超過(guò)LinkedList。

從這個(gè)分析看出，如果你十分確定你插入、刪除的元素是在前半段，那么就使用LinkedList；如果你十分確定你刪除、刪除的元素在比較靠后的位置，那么可以考慮使用ArrayList。如果你不能確定你要做的插入、刪除是在哪兒呢？那還是建議你使用LinkedList吧，因?yàn)橐粊?lái)LinkedList整體插入、刪除的執(zhí)行效率比較穩(wěn)定，沒(méi)有ArrayList這種越往后越快的情況；二來(lái)插入元素的時(shí)候，弄得不好ArrayList就要進(jìn)行一次擴(kuò)容，記住，ArrayList底層數(shù)組擴(kuò)容是一個(gè)既消耗時(shí)間又消耗空間的操作。

對(duì)LinkedList以及ArrayList的迭代

ArrayList使用最普通的for循環(huán)遍歷比較快，LinkedList使用foreach循環(huán)比較快，看一下兩個(gè)List的定義：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

ArrayList 實(shí)現(xiàn)了 RandomAccess 標(biāo)記接口，對(duì)于 RandomAccess 標(biāo)記接口，JDK文檔中有描述：

RandomAccess 接口描述

寫一個(gè)程序測(cè)試下：

public class ListTest {
    
    private static final int SIZE = 100000;
    
    public static void loopList(List<String> list){
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for(int i = 0; i < list.size(); i++){
            list.get(i);
        }
        System.out.println(list.getClass().getSimpleName() + "普通循環(huán)時(shí)間:" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
        
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for(String str : list){
            
        }
        System.out.println(list.getClass().getSimpleName() + "foreach循環(huán)時(shí)間:" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
        
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        
        List<String> arrayList = new ArrayList<String>(SIZE);
        for(int i = 0; i < SIZE ;i++){
            arrayList.add(i + "");
        }
        
        List<String> linkedList = new LinkedList<String>();
        for(int i = 0; i < SIZE ;i++){
            linkedList.add(i + "");
        }
        
        loopList(arrayList);
        loopList(linkedList);
        
    }
}

結(jié)果為：

ArrayList 普通循環(huán)時(shí)間:0ms
ArrayList foreach循環(huán)時(shí)間:15ms
LinkedList 普通循環(huán)時(shí)間:31918ms
LinkedList foreach循環(huán)時(shí)間:11ms

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LinkedList源碼分析

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對(duì)LinkedList以及ArrayList的迭代

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