Java集合——LinkedList源码详解

时间:2022-12-16 17:21:24

0. 前言

先对LinkedList的特性进行一个概述: 
1LinkedList底层实现为双向循环链表。链表的特点就是插入删除数据快,而查询数据慢

2)因为使用链表的原因,所以不存在容量不足的问题,没有扩容机制

3)从后面的源码分析中我们也可以看出,LinkedList支持null并且LinkedList没有同步机制

4LinkedList直接继承于AbstractSequentialList,同时实现了List接口,也实现了Deque接口。

AbstractSequentialList顺序访问的数据存储结构提供了一个骨架类实现,如果要支持随机访问,则优先选择AbstractList类继承。LinkedList 基于链表实现,因此它继承了AbstractSequentialList。本文原创,转载请注明出处:http://blog.csdn.net/seu_calvin/article/details/53012654


1.  LinkedList数据存储格式

上面也提到了,LinkedList底层实现为双向链表,下面是某个Node节点的存储模型,包含上一个节点,下一个节点,以及自己的信息。

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;
}
}

下面我们分析一个LinkedListadd()操作,可以帮助我们理解LinkedList的双向链表的实现原理。


2.  LinkedListadd操作

public void add(int index, E element) {    checkPositionIndex(index);    if (index == size)       linkLast(element);    else       linkBefore(element, node(index));}

上面是根据index进行的LinkedListadd操作,首先会判断index是否合法,再判断是不是将该节点插入到链表的最后,最后才是进行链表的中间插入操作。


2.1    链表尾部add

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;    else        l.next = newNode;    size++;    modCount++;}

linkLast()方法中,首先会生成一个新的Node节点,然后将这个新的末尾节点赋值给last节点,如果lnull,说明是第一次加入数据,就将这个节点置为first节点,代表链表中第一个有数据的节点,否则将上一个节点的next指向这个节点。

说到第一个节点和最后一个节点,LinkedList提供给了我们具体的方法进行这两个特殊位置的数据获取:

//获取第一个元素System.out.println("第一个元素是:" + list.getFirst());  //获取最后一个元素System.out.println("最后一个元素是:"+list.getLast());  


2.2    链表中间add

中间插入节点调用了linkBefore(element,node(index))方法,那么首先分析一下node(index)的逻辑:

Node<E> node(int 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;    }}

首先判断index值是不是小于整个链表长度的一半,整个if/else逻辑是在判断要插入的位置是距离链表头近还是链表尾近,目的更快的找到原来index处的节点并返回。接下来就是linkBefore()方法:

void linkBefore(E e, Node<E> succ) {        final Node<E> pred = succ.prev;        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);        succ.prev = newNode;        if (pred == null)            first = newNode;        else            pred.next = newNode;        size++;        modCount++;}

pred 是当前要插入位置节点的上一个节点,即图中的第一个节点。newNode 将要插入的对象包装成node节点(指定上一个节点为pred,下一个节点为node()返回值succ)

接着将succ节点的上一个节点指定为我们的新节点newNode。那么肯定会有逻辑将prednext设置为newNode

果然,最后做了一个判断,如果prednull,说明succ节点为第一个有数据的节点,就将生成的新节点newNode置为first节点,否则指定上个节点的下一个节点为生成的新节点,即pred.next = newNode

这样就完成了整个链表数据插入过程。显然是不同于ArrayList那样地进行数组复制。

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3.  LinkedListget操作

public E get(int index) {     checkElementIndex(index);     return node(index).item;}Node<E> node(int 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;  }  }

get操作就比较简单了,对链表进行遍历,直接找到node节点,返回item数据即可。


4.  ArrayListLinkedList的比较

4.1    ArrayListLinkedList的相同点

1)两者均不是线程安全的。

2)两者都支持null值。

3)都实现了List接口。

 

4.2  ArrayListLinkedList的不同点

1LinkedList 基于链表实现,便于顺序访问,它继承了AbstractSequentialList。而ArrayList支持随机访问,继承了AbstractList类。

2)因为LinkedList 是基于链表的,因此不像ArrayList需要扩容机制

3)各种操作的性能对比:对于ArrayList来说,得益于快速随机访问的特性,获取任意位置元素是比较有效率的。如果是add或者remove操作,要分两种情况,如果是在ArrayList尾部add,是不需要移动其他元素,耗时是O(1)。但如果在中间插入新元素的话,耗时是O(n-index)。另外,当ArrayList扩容时,会自动生成一个新的array(长度是之前的1.5),再将旧的array移值上去,耗时是O(n)。为了确保本文正确性,博主会在发现某部分有不妥描述时及时修改,请确保您看到的是原文,原文链接为SEU_Calvin的博客

因此,ArrayListget操作快一些,而add操作,若add的位置为List中间,肯定是LinkedList要快一些,尾部的话两者差不多。具体使用哪个需要分场景选择最合适的。


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