java提高篇(二二)-----LinkedList

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了java提高篇(二二)-----LinkedList相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

摘自http://blog.csdn.net/chenssy/article/details/18099417 

java提高篇(二二)-----LinkedList


 

一、概述

       LinkedList与ArrayList一样实现List接口,只是ArrayList是List接口的大小可变数组的实现,LinkedList是List接口链表的实现。基于链表实现的方式使得LinkedList在插入和删除时更优于ArrayList,而随机访问则比ArrayList逊色些。

       LinkedList实现所有可选的列表操作,并允许所有的元素包括null。

除了实现 List 接口外,LinkedList 类还为在列表的开头及结尾 get、remove 和 insert 元素提供了统一的命名方法。这些操作允许将链接列表用作堆栈、队列或双端队列。

       此类实现 Deque 接口,为 add、poll 提供先进先出队列操作,以及其他堆栈和双端队列操作。

       所有操作都是按照双重链接列表的需要执行的。在列表中编索引的操作将从开头或结尾遍历列表(从靠近指定索引的一端)。

同时,与ArrayList一样此实现不是同步的。

(以上摘自JDK 6.0 API)。


       二、源码分析

       2.1、定义

       首先我们先看LinkedList的定义:

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

       从这段代码中我们可以清晰地看出LinkedList继承AbstractSequentialList,实现List、Deque、Cloneable、Serializable。其中AbstractSequentialList提供了 List 接口的骨干实现,从而最大限度地减少了实现受“连续访问”数据存储(如链接列表)支持的此接口所需的工作,从而以减少实现List接口的复杂度。Deque一个线性 collection,支持在两端插入和移除元素,定义了双端队列的操作。

       2.2、属性

       在LinkedList中提供了两个基本属性size、header。

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  1. private transient Entry<E> header = new Entry<E>(nullnullnull);  
  2. private transient int size = 0;  

       其中size表示的LinkedList的大小,header表示链表的表头,Entry为节点对象。

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  1. private static class Entry<E> {  
  2.         E element;        //元素节点  
  3.         Entry<E> next;    //下一个元素  
  4.         Entry<E> previous;  //上一个元素  
  5.   
  6.         Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {  
  7.             this.element = element;  
  8.             this.next = next;  
  9.             this.previous = previous;  
  10.         }  
  11.     }  

       上面为Entry对象的源代码,Entry为LinkedList的内部类,它定义了存储的元素。该元素的前一个元素、后一个元素,这是典型的双向链表定义方式。

       2.3、构造方法

       LinkedList提高了两个构造方法:LinkedLis()和LinkedList(Collection<? extends E> c)。

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  1. /** 
  2.      *  构造一个空列表。 
  3.      */  
  4.     public LinkedList() {  
  5.         header.next = header.previous = header;  
  6.     }  
  7.       
  8.     /** 
  9.      *  构造一个包含指定 collection 中的元素的列表,这些元素按其 collection 的迭代器返回的顺序排列。 
  10.      */  
  11.     public LinkedList(Collection<? extends E> c) {  
  12.         this();  
  13.         addAll(c);  
  14.     }  

       LinkedList()构造一个空列表。里面没有任何元素,仅仅只是将header节点的前一个元素、后一个元素都指向自身。

       LinkedList(Collection<? extends E> c): 构造一个包含指定 collection 中的元素的列表,这些元素按其 collection 的迭代器返回的顺序排列。该构造函数首先会调用LinkedList(),构造一个空列表,然后调用了addAll()方法将Collection中的所有元素添加到列表中。以下是addAll()的源代码:

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  1. /** 
  2.      *  添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾,顺序是指定 collection 的迭代器返回这些元素的顺序。 
  3.      */  
  4.     public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {  
  5.         return addAll(size, c);  
  6.     }  
  7.       
  8.     /** 
  9.      * 将指定 collection 中的所有元素从指定位置开始插入此列表。其中index表示在其中插入指定collection中第一个元素的索引 
  10.      */  
  11.     public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {  
  12.         //若插入的位置小于0或者大于链表长度,则抛出IndexOutOfBoundsException异常  
  13.         if (index < 0 || index > size)  
  14.             throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size);  
  15.         Object[] a = c.toArray();  
  16.         int numNew = a.length;    //插入元素的个数  
  17.         //若插入的元素为空,则返回false  
  18.         if (numNew == 0)  
  19.             return false;  
  20.         //modCount:在AbstractList中定义的,表示从结构上修改列表的次数  
  21.         modCount++;  
  22.         //获取插入位置的节点,若插入的位置在size处,则是头节点,否则获取index位置处的节点  
  23.         Entry<E> successor = (index == size ? header : entry(index));  
  24.         //插入位置的前一个节点,在插入过程中需要修改该节点的next引用:指向插入的节点元素  
  25.         Entry<E> predecessor = successor.previous;  
  26.         //执行插入动作  
  27.         for (int i = 0; i < numNew; i++) {  
  28.             //构造一个节点e,这里已经执行了插入节点动作同时修改了相邻节点的指向引用  
  29.             //  
  30.             Entry<E> e = new Entry<E>((E) a[i], successor, predecessor);  
  31.             //将插入位置前一个节点的下一个元素引用指向当前元素  
  32.             predecessor.next = e;  
  33.             //修改插入位置的前一个节点,这样做的目的是将插入位置右移一位,保证后续的元素是插在该元素的后面,确保这些元素的顺序  
  34.             predecessor = e;  
  35.         }  
  36.         successor.previous = predecessor;  
  37.         //修改容量大小  
  38.         size += numNew;  
  39.         return true;  
  40.     }  

       在addAll()方法中,涉及到了两个方法,一个是entry(int index),该方法为LinkedList的私有方法,主要是用来查找index位置的节点元素。

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  1. /** 
  2.      * 返回指定位置(若存在)的节点元素 
  3.      */  
  4.     private Entry<E> entry(int index) {  
  5.         if (index < 0 || index >= size)  
  6.             throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: "  
  7.                     + size);  
  8.         //头部节点  
  9.         Entry<E> e = header;  
  10.         //判断遍历的方向  
  11.         if (index < (size >> 1)) {  
  12.             for (int i = 0; i <= index; i++)  
  13.                 e = e.next;  
  14.         } else {  
  15.             for (int i = size; i > index; i--)  
  16.                 e = e.previous;  
  17.         }  
  18.         return e;  
  19.     }  

       从该方法有两个遍历方向中我们也可以看出LinkedList是双向链表,这也是在构造方法中为什么需要将header的前、后节点均指向自己。

       如果对数据结构有点了解,对上面所涉及的内容应该问题,我们只需要清楚一点:LinkedList是双向链表,其余都迎刃而解。

由于篇幅有限,下面将就LinkedList中几个常用的方法进行源码分析。

       2.4、增加方法

       add(E e): 将指定元素添加到此列表的结尾。

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  1. public boolean add(E e) {  
  2.     addBefore(e, header);  
  3.         return true;  
  4.     }  

       该方法调用addBefore方法,然后直接返回true,对于addBefore()而已,它为LinkedList的私有方法。

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  1. private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {  
  2.         //利用Entry构造函数构建一个新节点 newEntry,  
  3.         Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);  
  4.         //修改newEntry的前后节点的引用,确保其链表的引用关系是正确的  
  5.         newEntry.previous.next = newEntry;  
  6.         newEntry.next.previous = newEntry;  
  7.         //容量+1  
  8.         size++;  
  9.         //修改次数+1  
  10.         modCount++;  
  11.         return newEntry;  
  12.     }  

       在addBefore方法中无非就是做了这件事:构建一个新节点newEntry,然后修改其前后的引用。

       LinkedList还提供了其他的增加方法:

       add(int index, E element):在此列表中指定的位置插入指定的元素。

       addAll(Collection<? extends E> c):添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾,顺序是指定 collection 的迭代器返回这些元素的顺序。

       addAll(int index, Collection<? extends E> c):将指定 collection 中的所有元素从指定位置开始插入此列表。

       AddFirst(E e): 将指定元素插入此列表的开头。

       addLast(E e): 将指定元素添加到此列表的结尾。

       2.5、移除方法

       remove(Object o):从此列表中移除首次出现的指定元素(如果存在)。该方法的源代码如下:

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  1. public boolean remove(Object o) {  
  2.         if (o==null) {  
  3.             for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {  
  4.                 if (e.element==null) {  
  5.                     remove(e);  
  6.                     return true;  
  7.                 }  
  8.             }  
  9.         } else {  
  10.             for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {  
  11.                 if (o.equals(e.element)) {  
  12.                     remove(e);  
  13.                     return true;  
  14.                 }  
  15.             }  
  16.         }  
  17.         return false;  
  18.     }  

       该方法首先会判断移除的元素是否为null,然后迭代这个链表找到该元素节点,最后调用remove(Entry<E> e),remove(Entry<E> e)为私有方法,是LinkedList中所有移除方法的基础方法,如下:

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  1. private E remove(Entry<E> e) {  
  2.         if (e == header)  
  3.             throw new NoSuchElementException();  
  4.   
  5.         //保留被移除的元素:要返回  
  6.         E result = e.element;  
  7.           
  8.         //将该节点的前一节点的next指向该节点后节点  
  9.         e.previous.next = e.next;  
  10.         //将该节点的后一节点的previous指向该节点的前节点  
  11.         //这两步就可以将该节点从链表从除去:在该链表中是无法遍历到该节点的  
  12.         e.next.previous = e.previous;  
  13.         //将该节点归空  
  14.         e.next = e.previous = null;  
  15.         e.element = null;  
  16.         size--;  
  17.         modCount++;  
  18.         return result;  
  19.     }  

       其他的移除方法:

       clear(): 从此列表中移除所有元素。

       remove():获取并移除此列表的头(第一个元素)。

       remove(int index):移除此列表中指定位置处的元素。

       remove(Objec o):从此列表中移除首次出现的指定元素(如果存在)。

       removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素。

       removeFirstOccurrence(Object o):从此列表中移除第一次出现的指定元素(从头部到尾部遍历列表时)。

       removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素。

       removeLastOccurrence(Object o):从此列表中移除最后一次出现的指定元素(从头部到尾部遍历列表时)。

       2.5、查找方法

       对于查找方法的源码就没有什么好介绍了,无非就是迭代,比对,然后就是返回当前值。

       get(int index):返回此列表中指定位置处的元素。

       getFirst():返回此列表的第一个元素。

       getLast():返回此列表的最后一个元素。

       indexOf(Object o):返回此列表中首次出现的指定元素的索引,如果此列表中不包含该元素,则返回 -1。

       lastIndexOf(Object o):返回此列表中最后出现的指定元素的索引,如果此列表中不包含该元素,则返回 -1。


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