LinkedList的本质是双向链表。
(01) LinkedList继承于AbstractSequentialList,并且实现了Dequeue接口。
(02) LinkedList包含两个重要的成员:header 和 size。
header是双向链表的表头,它是双向链表节点所对应的类Entry的实例。Entry中包含成员变量: previous, next, element。其中,previous是该节点的上一个节点,next是该节点的下一个节点,element是该节点所包含的值。
size是双向链表中节点的个数。
(前面照旧是复制粘贴的图和文字,大家大概理解一下,下面进入正题)
为了理解上面的概念,首先我们来看一下核心类Node
//节点,有前驱,后继和值三个字端,其中前驱和后继也是节点 private static class Node<E> { E item; Node<E> next; Node<E> prev;Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } }
Node表示的是结点,结点里面有三个元素:
数据,前驱和后继。
其中数据可是任意类型,前驱和后继同样是结点。
我们可以想象一个双向链表依次一共有A,B,C三个结点,他们的数据分别为a,b,c。那么:
A的前驱为null,后继为B,数据为a。
B的前驱为A,后继为C,数据为b。
C的前驱为B,后继为null,数据为c。
接下来我们来看一下构造函数和类变量
//集合元素个数transient int size = 0;//第一个节点transient Node<E> first;//最后一个节点transient Node<E> last;//输入为空的构造函数public LinkedList() {}//直接传入一个Collection放入LinkedList中的构造器,public LinkedList(Collection<? extends E> c) {//调用无参的构造期this();addAll(c);}
类变量分别是List中数据的个数,第一个结点和最后一个结点。
构造函数有两个:一个是空的构造函数,一个是传入一个Collection来生成LinkedList。
我们来具体看一下这个addAll方法
//将指定集合c中所有的元素,按照其迭代器返回的顺序全部追加到集合的结尾。public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {return addAll(size, c);}//将指定集合c中所有的元素,按照其迭代器返回的顺序全部追加到集合的特定位置。public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {checkPositionIndex(index);Object[] a = c.toArray();int numNew = a.length;if (numNew == 0)return false;//pred是predecessor前置节点,succ是succeed 后置节点,请大家学好英语(笑)Node<E> pred, succ;if (index == size) {//新增节点在最后一个succ = null;pred = last;} else {//新增结点在index处succ = node(index);pred = succ.prev;}//前驱节点不为null的情况下,循环生成新节点,把前任节点作为新节点的前驱,数组里的数作为节点的值,后继置为空//然后把新节点作为前驱的后继,之后把新节点作为前驱,继续循环执行//可能你这个时候会有疑问,那不是没有制定后继?并不是的,后继是在你的新节点变为前驱后,由 pred.next = newNode;这一句指定的。for (Object o : a) {@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);if (pred == null)first = newNode;elsepred.next = newNode;pred = newNode;}//后继为空,则最后一个就是前驱(也就是前面最后一句指定为前驱的newNode)//后继不为空的话,则把后继作为前驱(就是前面最后一句指定为前驱的newNode)的后继,前驱作为后继的前驱if (succ == null) {last = pred;} else {pred.next = succ;succ.prev = pred;}//列表里的数增加size += numNew;//这个用来判断迭代器的fast-fail的,具体见我的前一篇ArrayList的那篇博文modCount++;return true;}
整个把Collection变为LinkedList的过程写的比较详细了,不再赘述。
现在我们随便看一些常用的方法,比如说获取第一个结点的值,我们发现会有getFirst()和peekFirst()这样两个方法;同样的获取最后一个结点的值,我们发现会有getLast()和peekLast()两个方法。那么为何会有两种呢?
我们看一下源码:
//获取第一个结点的值public E getFirst() {final Node<E> f = first;if (f == null)throw new NoSuchElementException();return f.item;}//获取的第一个结点的值public E peekFirst() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : f.item;}
我们可以看出来,前者如果结点为空会报错,后者如果结点为空则会返回null。
以下对第一个结点和最后一个结点的操作:
第一个结点(头部) 最后一个结点(尾部)抛出异常 特殊值 抛出异常 特殊值
插入 addFirst(e) offerFirst(e) addLast(e) offerLast(e)
移除 removeFirst() pollFirst() removeLast() pollLast()
检查 getFirst() peekFirst() getLast() peekLast()
左边的操作遇到异常会抛出异常,右边的操作遇到异常会返回特殊值。
由于LinkedLIst分别实现了队列和栈的接口,以下也是对第一个结点和最后一个结点的操作
当作为队列时,下表的方法等价:
队列方法 等效方法 add(e) addLast(e) offer(e) offerLast(e) remove() removeFirst() poll() pollFirst() element() getFirst() peek() peekFirst()
当作为栈时下表的方法等价:
栈方法 等效方法
push(e) addFirst(e)
pop() removeFirst()
peek() peekFirst()
以上说的都是对第一个结点和最后一个结点的操作,接下来写一下对中间结点的操作:
//返回特定位置的结点的值public E get(int index) {checkElementIndex(index);return node(index).item;}//替换特定位置的结点的值,返回旧的值public E set(int index, E element) {checkElementIndex(index);Node<E> x = node(index);E oldVal = x.item;x.item = element;return oldVal;}//替换特定位置的结点,原结点向后移public void add(int index, E element) {checkPositionIndex(index);if (index == size)linkLast(element);elselinkBefore(element, node(index));}//删除特定位置的结点public E remove(int index) {checkElementIndex(index);return unlink(node(index));}
里面的具体操作如下:
//获取某个index的结点Node<E> node(int index) {// assert isElementIndex(index);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;}}//把输入的数e作为新增在最前面的结点的值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;elsef.prev = newNode;size++;modCount++;}//把输入的数e作为新增在最后面的结点的值void linkLast(E e) {final Node<E> l = last;final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);last = newNode;if (l == null)first = newNode;elsel.next = newNode;size++;modCount++;}//把输入的数e作为新增在结点succ的前面的结点的值void linkBefore(E e, Node<E> succ) {// assert succ != null;final Node<E> pred = succ.prev;final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);succ.prev = newNode;if (pred == null)first = newNode;elsepred.next = newNode;size++;modCount++;}//把非空的LinkedList的第一个节点unlinked(删除)private E unlinkFirst(Node<E> f) {// assert f == first && f != null;final E element = f.item;final Node<E> next = f.next;f.item = null;f.next = null; // help GCfirst = next;if (next == null)last = null;elsenext.prev = null;size--;modCount++;return element;}//把非空的LinkedList的最后一个节点unlinked(删除)private E unlinkLast(Node<E> l) {// assert l == last && l != null;final E element = l.item;final Node<E> prev = l.prev;l.item = null;l.prev = null; // help GClast = prev;if (prev == null)first = null;elseprev.next = null;size--;modCount++;return element;}///把非空的LinkedList的某个节点unlinked(删除)E unlink(Node<E> x) {// assert x != null;final E element = x.item;final Node<E> next = x.next;final Node<E> prev = x.prev;if (prev == null) {first = next;} else {prev.next = next;x.prev = null;}if (next == null) {last = prev;} else {next.prev = prev;x.next = null;}x.item = null;size--;modCount++;return element;}
可以从上面看出来新增和删除元素都是比较方便的。
还有两个比较特殊的删除方法:
//删除第一个出现的特定值public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {return remove(o);}//删除最后一个出现的特定值public boolean removeLastOccurrence(Object o) {if (o == null) {for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {if (x.item == null) {unlink(x);return true;}}} else {for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {if (o.equals(x.item)) {unlink(x);return true;}}}return false;}
它们的特殊之处在于,它们想要删除的结点的数值也许有很多个,但是它们只会删除第一个出现的或者是最后一个出现的。
然后我们看一下搜索元素的方法:
//判断是否包含某个特定的结点的值public boolean contains(Object o) {return indexOf(o) != -1;}//查找LinkedList中是否包含某个值,并返回第一个出现这个值的索引值,否则返回-1public int indexOf(Object o) {int index = 0;if (o == null) {for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {if (x.item == null)return index;index++;}} else {for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {if (o.equals(x.item))return index;index++;}}return -1;}//反向查找LinkedList中是否包含某个值,并返回第一个出现这个值的索引值,否则返回-1public int lastIndexOf(Object o) {int index = size;if (o == null) {for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {index--;if (x.item == null)return index;}} else {for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {index--;if (o.equals(x.item))return index;}}return -1;}
可以看出来,搜索元素是比较麻烦的,必须要全部遍历一遍。
最后我们看一下一些边界值判断的方法:
//判断某个索引值是否存在private boolean isElementIndex(int index) {return index >= 0 && index < size;}//判断这个索引是否超出了位置的边界,这个和上面的有何区别?为何index是<=而不是< private boolean isPositionIndex(int index) {return index >= 0 && index <= size;}//多种边界异常的判断private String outOfBoundsMsg(int index) {return "Index: "+index+", Size: "+size;}private void checkElementIndex(int index) {if (!isElementIndex(index))throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));}private void checkPositionIndex(int index) {if (!isPositionIndex(index))throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));}
限于篇幅(Lan),其他方法就不一一介绍了。
总结:
1.LinkedList的本质基于双向链表实。
2.LinkedList在查找元素时,必须遍历链表;在新增和删除元素时,只要调整前后的引用就可以了。
3.LinkedList不是线程安全的,同样拥有fast-fail机制。