java集合系列--- LinkedList
Posted 丁国华
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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集合系列--- LinkedList相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
开篇前言--LinkedList中的基本用法
在前面的博文中，小编介绍List接口中的ArrayList集合，List这个接口，有两个实现类，一个就是ArrayList另一个是LinkedList（链表），这两个类都实现了List接口，so。她们有很多相似的地方。LinkedList和ArrayList一样实现了List接口，但是她执行插入和删除操作时比ArrayList更加高效，因为她是基于链表的，但同时也决定了她在随机访问方面要比ArrayList弱一点。我们通过一系列的小demo来加深对LinkedList的了解。新建一个Class，取名为LinkedListTest1，编写code，addLast和addFirst方法，如下所示：
package j2se.demo;
import java.util.LinkedList;
public class LinkedListTest1
public static void main(String[] args)
LinkedList list = new LinkedList();
list.add("F");
list.add("B");
list.add("D");
list.add("E");
list.add("C");
list.addLast("Z");
list.addFirst("A");
list.add(1,"A2");
System.out.println("最初的集合:"+list);
运行效果，如下图所示：
接着，我们来看一下remove的方法，编写相关代码，如下所示：
package j2se.demo;
import java.util.LinkedList;
public class LinkedListTest1
public static void main(String[] args)
LinkedList list = new LinkedList();
list.add("F");
list.add("B");
list.add("D");
list.add("E");
list.add("C");
list.addLast("Z");
list.addFirst("A");
list.add(1,"A2");
System.out.println("最初的集合:"+list);
list.remove("F");
list.remove(2);
System.out.println("变化后的集合:"+list);
接着，我们来看set方法，编写相关代码，如下所示：
package j2se.demo;
import java.util.LinkedList;
public class LinkedListTest1
public static void main(String[] args)
LinkedList list = new LinkedList();
list.add("F");
list.add("B");
list.add("D");
list.add("E");
list.add("C");
list.addLast("Z");
list.addFirst("A");
list.add(1,"A2");
System.out.println("最初的集合:"+list);
list.remove("F");
list.remove(2);
System.out.println("变化后的集合:"+list);
Object value = list.get(2);
list.set(2, (String)value+"change");
System.out.println("最后的集合:"+list);
LinkedList底层实现--双向链表
我们知道LinkedList底层实现是一个链表，我们来看看什么是链表，首先我们来看线性结构，在数据结构中，一般将数据结构分为两大类，线性数据结构和非线性数据结构，其中线性数据结构有线性表、栈、队列、串、数组和文件；非线性数据结构有树和图。我们重点来看一下线性表的特征：
a、线性表的逻辑结构是n个数据元素的有限序列，如a1，a2，a3，...an，其中n为线性表的长度（n>=0），n=0的表称为空表；
b、在线性表中，数据元素呈线性关系，必存在唯一的称为“第一个”的数据元素；必存在唯一的称为“最后一个”的数据元素；除第一个元素外，每个元素都有且只有一个前驱元素；除最后一个元素外，每个元素都有且只有一个后继元素；
c、所有数据元素都在同一个线性表中必须是相同的数据类型；
d、线性表按其存储结构可以分为顺序表和链表，用顺序存储结构存储的线性表称为顺序表；用链式存储结构存储的线性表称为链表；
e、将线性表中的数据元素依次存放在某个存储区域中，所形成的表称为顺序表，一堆数组就是用顺序方式存储的线性表。
我们来看链表，对于一个顺序表来说，她存放这个元素本身就可以了，比如说3，我们存放这个3就可以了，因为她的地址是连续存放的，通过首地址就能一个一个找到后续元素的地址，但是对于链表来说，就不行，链表不是连续存放的。so，对于链表来说，光有数据还不够，必须还要有一个指向后继元素的引用才行。设计一个类，实现链表这个结构，该如何设计，应该包括哪些方法和属性呢？首先，我们需要设计一个node类，编写代码如下所示：
package j2se.demo;
public class Node
String data;//存放节点数据本身
Node next;//存放指向下一个节点的引用
public Node(String data)
this.data=data;
package j2se.demo;
public class NodeTest
public static void main(String[] args)
Node node1 = new Node("node1");
Node node2 = new Node("node2");
Node node3 = new Node("node3");
node1.next=node2;
node2.next=node3;
System.out.println(node1.next.next.data);
接着，这个时候有一个node4，需要插入在node1和node2之间，编写相关代码部分，如下所示：
package j2se.demo;
public class NodeTest
public static void main(String[] args)
Node node1 = new Node("node1");
Node node2 = new Node("node2");
Node node3 = new Node("node3");
node1.next=node2;
node2.next=node3;
System.out.println(node1.next.next.data);
System.out.println("----------");
Node node4 = new Node("node4");
node1.next=node4;
node4.next=node2;
System.out.println(node1.next.next.next.data);
接着，我们将node4进行删除，代码如下所示：
package j2se.demo;
public class NodeTest
public static void main(String[] args)
Node node1 = new Node("node1");
Node node2 = new Node("node2");
Node node3 = new Node("node3");
node1.next=node2;
node2.next=node3;
System.out.println(node1.next.next.data);
System.out.println("----------");
Node node4 = new Node("node4");
node1.next=node4;
node4.next=node2;
System.out.println(node1.next.next.next.data);
System.out.println("----------");
node1.next=node2;
node4.next=null;
System.out.println(node1.next.next.data);
接着，我们来看双向循环链表，使得node1的后一个元素是node2，node2的前一个元素是node1，node2的后一个元素是node3，node3的前一个元素是node2，node3的下一个元素是node1，node1的前一个元素是node3，首先我们需要定义一个Node2类，我们来看代码部分：
package j2se.demo;
public class Node2
Node2 previous;
String data;
Node2 next;
public Node2(String data)
this.data=data;
package j2se.demo;
public class NodeTest2
public static void main(String[] args)
Node2 node1 = new Node2("data1");
Node2 node2 = new Node2("data2");
Node2 node3 = new Node2("data3");
node1.next = node2;
node2.next = node3;
node3.next = node1;
node3.previous = node2;
node2.previous = node1;
node1.previous = node3;
System.out.println(node1.next.next.data);
System.out.println(node3.previous.previous.data);
接着，小伙伴可以对其进行插入和删除的操作，和单向链表大同小异，小伙伴们可以自己动手实现。小编为什么要讲链表呢？因为LinkedList的底层实现就是一个双向链表，这个如果明白了，LinkedList的源码也就明白了，跟进去LinkedList的源码，我们来看她的部分源码，我们首先来看LinkedList类结构的定义，如下所示：
//通过LinkedList实现的接口可知，其支持队列操作，双向列表操作，能被克隆，支持序列化
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
// LinkedList的大小（指其所含的元素个数）
transient int size = 0;
/**
* 指向第一个节点
* 不变的: (first == null && last == null) ||
* (first.prev == null && first.item != null)
*/
transient Node<E> first;
/**
* 指向最后一个节点
* 不变的: (first == null && last == null) ||
* (last.next == null && last.item != null)
*/
transient Node<E> last;
......
a、LinkedList 是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。
b、LinkedList 实现 List 接口，能对它进行队列操作。
c、LinkedList 实现 Deque 接口，即能将LinkedList当作双端队列使用。
d、LinkedList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能克隆。
e、LinkedList 实现java.io.Serializable接口，这意味着LinkedList支持序列化，能通过序列化去传输。
f、LinkedList 是非同步的。
LinkedList包含了三个重要的对象：first、last 和 size。
a、 first 是双向链表的表头，它是双向链表节点所对应的类Node的实例
b、 last 是双向链表的最后一个元素，它是双向链表节点所对应的类Node的实例
c、 size 是双向链表中节点的个数。
接着我们来看一下LinkedList的构造函数，如下所示：
//构建一个空列表
public LinkedList()
/**
* 构造一个包含指定collection的元素的列表，这些元素按照该collection的迭代器返回的顺序排列的
* @param c 包含用于去构造LinkedList的元素的collection
* @throws NullPointerException 如果指定的collection为空
*/
//构建一个包含指定集合c的列表
public LinkedList(Collection<? extends E> c)
this();
addAll(c);
ArrayList && LinkedList 比较
a、ArrayList是基于数组，LinkedList基于链表实现。
b、对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
c、对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。
d、查找操作indexOf,lastIndexOf,contains等，两者差不多。
小编寄语：该博文，小编主要介绍了list接口中另一个实现类LinkedList，从LinkedList的基本方法，到LinkedList的源码部分，和ArrayList进行对比，ArrayList底层采用数组实现，LinkedList采用双向链表实现，当执行插入或者删除操作的时候，采用LinkedList比较好；当执行搜索操作的时候，采用ArrayList比较好。小伙伴在学习的过程中，可以多查一查API文档，一起加油，小伙伴们`(*∩_∩*)′。
以上是关于java集合系列--- LinkedList的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
Java 集合系列08之 List总结(LinkedList, ArrayList等使用场景和性能分析)