JDK源码LinkedList源码分析
Posted LL.LEBRON
tags:
篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了JDK源码LinkedList源码分析相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
LinkedList源码分析
1.简介
- 通过继承体系,我们可以看到LinkedList不仅实现了
List
接口,还实现了Queue
和Deque
接口,所以它既能作为List使用,也能作为双端队列使用,当然也可以作为栈使用。 - 从继承体系可以看出,LinkedList实现了
Cloneable
和Serializable
接口,说明其可以被克隆,也可以被序列化!同样的,LinkedList被克隆的时候,和ArrayList一样二者均是浅拷贝。
2.主要属性
// 元素个数
transient int size = 0;
// 链表首节点
transient Node<E> first;
// 链表尾节点
transient Node<E> last;
属性很简单,定义了元素个数size和链表的首尾节点。transient
保证不被序列化。
3.主要内部类
典型的双链表结构:
private static class Node<E>
E item; // 当前节点存储的元素
Node<E> next; // 前驱
Node<E> prev; // 后驱
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next)
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
4.主要构造方法
//无参构造
public LinkedList()
//有参构造
public LinkedList(Collection<? extends E> c)
this();
addAll(c);
5.添加元素
作为一个双端队列,添加元素主要有两种,一种是在队列尾部添加元素,一种是在队列首部添加元素,这两种形式在LinkedList
中主要是通过下面两个方法来实现的。
队列首部添加
public void addFirst(E e)
linkFirst(e);
// 队列首部添加元素
private void linkFirst(E e)
// 首节点
final Node<E> f = first;
// 创建新节点
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
// 让新节点作为首节点
first = newNode;
// 判断是不是第一个添加的元素
// 如果是就把last也置为新节点
//否则把原来的首节点的prev指针置为新节点
if (f == null)
last = newNode;
else
f.prev = newNode;
// 元素个数加一
size++;
// 修改次数加一,说明这是一个支持fail-fast的集合
modCount++;
队列尾部添加
public void addLast(E e)
linkLast(e);
// 从队列尾部添加元素
void linkLast(E e)
// 队列尾节点
final Node<E> l = last;
// 创建新节点,新节点的prev是尾节点
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
// 让新节点成为新的尾节点
last = newNode;
// 判断是不是第一个添加的元素
// 如果是就把first也置为新节点
// 否则把原节点的next指针置为新节点
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
//元素个数加一
size++;
// 修改次数加一
modCount++;
作为无界队列,添加元素总是会成功:
public boolean offerFirst(E e)
addFirst(e);
return true;
public boolean offerLast(E e)
addLast(e);
return true;
作为List
,是要支持在中间添加元素的,主要是通过下面这个方法实现的。
指定位置添加
//在指定index位置处添加元素
public void add(int index, E element)
//检查是否越界
checkPositionIndex(index);
//如果index是在队列尾节点之后的一个位置
//把新节点直接添加到尾节点之后
//否则调用linkBefore()方法在中间添加节点
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
//寻找index位置对应的节点
Node<E> node(int index)
//因为是双链表,所以根据index是在前半段还是后半段决定从前遍历还是从后遍历
//这样index可以少遍历一半的元素
if (index < (size >> 1))
//如果是在前半段
//从前遍历
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
else
//如果是在后半段
//就从后遍历
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
// 在节点succ之前添加元素
void linkBefore(E e, Node<E> succ)
// 找到待添加节点的前置节点,也就是succ的前置节点
final Node<E> pred = succ.prev;
// 在其前置节点和后继节点之间创建一个新节点
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
// 修改后继节点的前置指针指向新节点
succ.prev = newNode;
// 判断前置节点是否为空
//如果为空,说明是第一个添加的元素,修改first指针
//复制修改前置节点的nxet为新节点
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
//元素个数+1
size++;
//修改次数+1
modCount++;
LinkedList
在中间添加元素的方法也很简单,典型的双链表在中间添加元素的方法。
总结
添加元素的三种方式大致如下图所示:
- 在队列首尾添加元素很高效,时间复杂度为O(1)。
- 在中间添加元素比较低效,首先要先找到插入位置的节点,再修改前后节点的指针,时间复杂度为O(n)。
6.删除元素
作为双端队列,删除元素也有两种方式,一种是队列首删除元素,一种是队列尾删除元素。
作为List,又要支持中间删除元素,所以删除元素一个有三个方法,分别如下:
删除头节点
//remove的时候如果没有元素抛出异常
public E removeFirst()
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
//poll的时候如果没有元素返回null
public E pollFirst()
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
//删除首节点
private E unlinkFirst(Node<E> f)
//首节点的元素值
final E element = f.item;
//首节点的next指针
final Node<E> next = f.next;
//首节点的值置为null,协助GC
f.item = null;
f.next = null; // help GC
//把首节点的next作为新的首节点
first = next;
//如果只有一个元素,删除了,就把last也置为null
//否则把next的前置指针置为null
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
//元素个数减一
size--;
//修改次数加一
modCount++;
//返回删除的元素
return element;
删除尾节点
//remove的时候如果没有元素抛出异常
public E removeLast()
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
//poll的时候如果没有元素返回null
public E pollLast()
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
//删除尾节点
private E unlinkLast(Node<E> l)
//尾节点的元素值
final E element = l.item;
//尾节点的前置指针
final Node<E> prev = l.prev;
//清空尾节点的内容,协助GC
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
//让前置节点称为新的尾节点
last = prev;
//如果只有一个元素,删除了把first置为null
//否则把前置节点的next置为null
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
//元素个数减一
size--;
//修改次数加一
modCount++;
//返回删除的元素
return element;
删除中间指定节点
//删除中间节点
public E remove(int index)
//检查是否越界
checkElementIndex(index);
//删除指定index位置的节点
return unlink(node(index));
//删除指定节点
E unlink(Node<E> x)
// 节点x的元素值
final E element = x.item;
// x的前置节点
final Node<E> next = x.next;
// x的后置节点
final Node<E> prev = x.prev;
//如果前置节点为空
//说明是首节点,让first指向x的后置节点
//否则修改前置节点的next为x的后置节点
if (prev == null)
first = next;
else
prev.next = next;
x.prev = null;
//如果后置节点为空
//说明是尾节点,让last指向x的前置节点
//否则修改后置节点prev为x的前置节点
if (next == null)
last = prev;
else
next.prev = prev;
x.next = null;
//清空x的元素值,协助GC
x.item = null;
//元素个数减一
size--;
//修改次数加一
modCount++;
//返回删除的元素
return element;
总结
删除元素的三种方法都是典型的双链表删除元素的方法,大致流程如下图所示:
- 在队列首尾删除元素很高效,时间复杂度为O(1)。
- 在中间删除元素比较低效,首先要找到删除位置的节点,再修改前后指针,时间复杂度为O(n)。
7.清除方法
清除所有元素
public void clear()
//为了让GC更快可以回收放置的元素,需要将node之间的引用关系赋空。
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;
//元素个数置为0
size = 0;
//修改次数加一
modCount++;
8.作为栈
LinkedList是双端队列,双端队列可以作为栈使用。
//元素入栈
public void push(E e)
// 队列的头元素就是栈的栈顶元素
addFirst(e);
//删除栈顶元素并返回
public E pop()
// 队列的头元素就是栈的栈顶元素
return removeFirst();
栈的特性是LIFO,所以作为栈使用也很简单,添加删除元素都只操作队列首节点即可。
9.总结
- LinkedList是一个以双链表实现的List
- LinkedList还是一个双端队列,具有队列、双端队列、栈的特性
- LinkedList在队列首尾添加、删除元素非常高效,时间复杂度为O(1)
- LinkedList在中间添加、删除元素比较低效,时间复杂度为O(n)
- LinkedList不支持随机访问,所以访问非队列首尾的元素比较低效
- LinkedList在功能上等于ArrayList + ArrayDeque
以上是关于JDK源码LinkedList源码分析的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章