这次牛逼了,面试字节被问LinkedList原理了!手足无措啊

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了这次牛逼了,面试字节被问LinkedList原理了!手足无措啊相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

概述

LinkedList底层是基于链表实现。链表没有长度限制,内存地址不需要固定长度,也不需要是连续的地址来进行存储,只需要通过引用来关联前后元素即可完成整个链表的连续。所以链表的优点就是添加删除元素比较快,只需要移动指针,并且不需要判断扩容。缺点就是因为没有索引,所以在查询和遍历元素时候比较慢。

使用场景:在增删操作使用较多,查询遍历操作使用较少情况下比较适合去使用;例如:拿来当栈使用。

数据结构

继承实现关系

1 public class LinkedList<E>
2     extends AbstractSequentialList<E>
3     implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
  • AbstractSequentialList:本质上面与继承AbstractList 没有什么区别,AbstractSequentialList完善了 AbstractList中没有实现的方法。
  • List:实现List接口。
  • Deque:实现Deque队列接口,拥有作为双端队列(队列和栈)的功能。
  • Cloneable:重写clone()方法,通过创建新的LinkedList 对象,遍历拷贝数据进行对象拷贝。
  • Serializable:重写read/writeObject() 方法实现序列化。

静态内部类

为什么Node这个类是静态的?答案是:这跟内存泄露有关,Node类是在LinkedList类中的,也就是一个内部类,若不使用static修饰,那么Node就是一个普通的内部类,在java中,一个普通内部类在实例化之后,默认会持有外部类的引用,这就有可能造成内存泄露(内部类与外部类生命周期不一致时)。但使用static修饰过的内部类(称为静态内部类),就不会有这种问题。【获取资料】

  • 非静态内部类会自动生成一个构造器依赖于外部类:也是内部类可以访问外部类的实例变量的原因。
  • 静态内部类不会生成,访问不了外部类的实例变量,只能访问类变量。
private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;    // 后继节点
        Node<E> prev;    // 前置节点

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

基本属性

 // 元素数量
2     transient int size = 0;
3     // 头结点
4     transient Node<E> first;
5     // 尾节点
6     transient Node<E> last;

构造方法

1     public LinkedList() {
2     }
3 
4     public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
5         this();
6         addAll(c);
7     }

主要方法解析

获取元素

peek():队列的查,获取队头元素。

public E get(int index) {    // 根据索引获取
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }
    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);
        // 利用二分法查找;小于中间数从头结点开始找,否则从尾节点开始找
        //加入Java开发交流君样:756584822一起吹水聊天
        if (index < (size >> 1)) {
            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;
        }
    }
    // 获取队头元素 ,但是不删除队列的头元素(双端队列Deque中的方法)
    public E getFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return f.item;
    }
    // 获取队尾元素,但是不删除队列的尾元素(实现双端队列Deque中的方法)
    public E getLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return l.item;
    }

    // 队列的查。获取队头元素。
    public E peek() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
    }

添加元素
  offer():队列的增,添加队尾元素,底层实现是调用add()->linkLast()。

push():栈的增,把元素压入栈中,添加对头元素,底层实现是调用addFirst()->linkFirst()。

 1     // 添加元素,默认在链表尾部添加
 2     public boolean add(E e) {
 3         linkLast(e);
 4         return true;
 5     }//加入Java开发交流君样:756584822一起吹水聊天
 6     // 指定索引添加元素
 7     public void add(int index, E element) {
 8         checkPositionIndex(index);  // 检验下标是否越界
 9 
10         if (index == size)  // 如果要插入的索引等于现有元素长度,说明是要在尾部插入元素
11             linkLast(element);
12         else    // 否则,获取该索引节点,在该节点之前插入元素
13             linkBefore(element, node(index));
14     }
15 
16     public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
17         return addAll(size, c);
18     }
19     public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
20         checkPositionIndex(index);  // 检验下标是否越界
21 
22         Object[] a = c.toArray();
23         int numNew = a.length;
24         if (numNew == 0)
25             return false;
26 
27         // pred:前置节点,在该节点之后插入元素。succ:该索引位节点。
28         Node<E> pred, succ;
29         if (index == size) {
30             succ = null;
31             pred = last;
32         } else {
33             succ = node(index);
34             pred = succ.prev;
35         }
36         // 将数组设置为链表
37         for (Object o : a) {
38             @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
39             Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);    // 新建一个节点,指向前置节点
40             if (pred == null)   // 如果前置节点为空,说明该链表为空。将头节点指向当前节点
41                 first = newNode;
42             else    // 前置节点的后继节点指向当前节点
43                 pred.next = newNode;
44             pred = newNode; // 将当前节点设置为前置节点,供后面需要插入的节点使用
45         }//加入Java开发交流君样:756584822一起吹水聊天
46 
47         if (succ == null) {
48             last = pred;
49         } else {
50             pred.next = succ;
51             succ.prev = pred;
52         }
53 
54         size += numNew;
55         modCount++;
56         return true;
57     }
58 
59     // 添加元素到头结点(实现双端队列Deque中的方法)
60     public void addFirst(E e) {
61         linkFirst(e);
62     }
63     private void linkFirst(E e) {
64         final Node<E> f = first;    // 原头节点
65         final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); // 新建一个节点,要添加的元素
66         first = newNode;    // 将头结点指向该新建的节点
67         if (f == null)  // 如果原头结点为空,说明原链表为空。这是添加的第一个元素,将尾结点也指向该新建的节点
68             last = newNode;
69         else    // 如果原头结点不为空,则将原头结点的前置节点指向该新建的节点
70             f.prev = newNode;
71         size++; // 元素数量+1
72         modCount++; // 修改次数+1
73     }
74     // 添加元素到尾结点(实现双端队列Deque中的方法)
75     public void addLast(E e) {
76         linkLast(e);
77     }
78     void linkLast(E e) {
79         final Node<E> l = last; // 原尾结点
80         final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); // 新建一个节点,要添加的元素
81         last = newNode; // 将尾结点指向该新建的节点
82         if (l == null)  // 如果尾头结点为空,说明原链表为空。这是添加的第一个元素,将头结点也指向该新建的节点
83             first = newNode;
84         else    // 如果原尾结点不为空,则将原尾结点的后继节点指向该新建的节点
85             l.next = newNode;
86         size++; // 元素数量+1
87         modCount++; // 修改次数+1
88     }
89 
90     // 队列的添加方法
91     public boolean offer(E e) {
92         return add(e);
93     }
94 
95     // 栈的添加方法
96     public void push(E e) {
97         addFirst(e);
98     }

删除元素

poll():队列的删,获取对头元素并且对头元素删除。

pop():栈的删,返回的是栈顶元素并将栈顶元素删除。

 1     public boolean remove(Object o) {
 2         if (o == null) {
 3             for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
 4                 if (x.item == null) {
 5                     unlink(x);
 6                     return true;
 7                 }
 8             }
 9         } else {
10             for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
11                 if (o.equals(x.item)) {
12                     unlink(x);
13                     return true;
14                 }
15             }
16         }
17         return false;
18     }
19     public E remove(int index) {
20         checkElementIndex(index);
21         return unlink(node(index));
22     }
23     // 将该节点前置节点的下一个节点指向该节点后继节点,将该节点后继节点的上一个节点指向该节点前置节点。并将该节点置为空
24     E unlink(Node<E> x) {
25         // assert x != null;
26         final E element = x.item;
27         final Node<E> next = x.next;
28         final Node<E> prev = x.prev;
29 
30         if (prev == null) {
31             first = next;
32         } else {
33             prev.next = next;
34             x.prev = null;
35         }
36 
37         if (next == null) {
38             last = prev;
39         } else {
40             next.prev = prev;
41             x.next = null;
42         }
43 
44         x.item = null;
45         size--;
46         modCount++;
47         return element;
48     }
49     // 将头结点的下一个节点设置为新的头结点,并将原头节点置为空
50     private E unlinkFirst(Node<E> f) {
51         // assert f == first && f != null;
52         final E element = f.item;
53         final Node<E> next = f.next;
54         f.item = null;
55         f.next = null; // help GC
56         first = next;
57         if (next == null)
58             last = null;
59         else
60             next.prev = null;
61         size--;
62         modCount++;
63         return element;
64     }
65     //加入Java开发交流君样:756584822一起吹水聊天
66     // 将尾结点的上一个节点设置为新的尾结点,并将原尾节点置为空
67     private E unlinkLast(Node<E> l) {
68         // assert l == last && l != null;
69         final E element = l.item;
70         final Node<E> prev = l.prev;
71         l.item = null;
72         l.prev = null; // help GC
73         last = prev;
74         if (prev == null)
75             first = null;
76         else
77             prev.next = null;
78         size--;
79         modCount++;
80         return element;
81     }
82 
83     public E remove() {
84         return removeFirst();
85     }
86 
87     // 队列的删除方法
88     public E poll() {
89         final Node<E> f = first;
90         return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
91     }
92     // 栈的删除方法
93     public E pop() {
94         return removeFirst();
95     }

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