LinkedList

2019-11-11 01:35:52

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供稿：網友

一、概述

LinkedList與ArrayList一樣實現List接口，只是ArrayList是List接口的大小可變數組的實現，LinkedList是List接口鏈表的實現。基于鏈表實現的方式使得LinkedList在插入和刪除時更優于ArrayList，而隨機訪問則比ArrayList遜色些。

LinkedList實現所有可選的列表操作，并允許所有的元素包括null。

除了實現 List 接口外，LinkedList 類還為在列表的開頭及結尾 get、remove 和 insert 元素提供了統一的命名方法。這些操作允許將鏈接列表用作堆棧、隊列或雙端隊列。

此類實現 Deque 接口，為 add、poll 提供先進先出隊列操作，以及其他堆棧和雙端隊列操作。

所有操作都是按照雙重鏈接列表的需要執行的。在列表中編索引的操作將從開頭或結尾遍歷列表（從靠近指定索引的一端）。

同時，與ArrayList一樣此實現不是同步的。

（以上摘自JDK 6.0 API）。

二、源碼分析

2.1、定義

首先我們先看LinkedList的定義：

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

從這段代碼中我們可以清晰地看出LinkedList繼承AbstractSequentialList，實現List、Deque、Cloneable、Serializable。其中AbstractSequentialList提供了%20List%20接口的骨干實現，從而最大限度地減少了實現受“連續訪問”數據存儲（如鏈接列表）支持的此接口所需的工作,從而以減少實現List接口的復雜度。Deque一個線性%20collection，支持在兩端插入和移除元素，定義了雙端隊列的操作。

2.2、屬性在LinkedList中提供了兩個基本屬性size、header。

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private static class Entry<E> { E element; //元素節點 Entry<E> next; //下一個元素 Entry<E> previous; //上一個元素 Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) { this.element = element; this.next = next; this.previous = previous; } }

上面為Entry對象的源代碼，Entry為LinkedList的內部類，它定義了存儲的元素。該元素的前一個元素、后一個元素，這是典型的雙向鏈表定義方式。

2.3、構造方法 LinkedList提高了兩個構造方法：LinkedLis()和LinkedList(Collection<?%20extends%20E>%20c)。

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/** * 構造一個空列表。 */ public LinkedList() { header.next = header.previous = header; } /** * 構造一個包含指定 collection 中的元素的列表，這些元素按其 collection 的迭代器返回的順序排列。 */ public LinkedList(Collection<? extends E> c) { this(); addAll(c); }

LinkedList()構造一個空列表。里面沒有任何元素，僅僅只是將header節點的前一個元素、后一個元素都指向自身。

LinkedList(Collection<?%20extends%20E>%20c)：%20構造一個包含指定%20collection%20中的元素的列表，這些元素按其%20collection%20的迭代器返回的順序排列。該構造函數首先會調用LinkedList()，構造一個空列表，然后調用了addAll()方法將Collection中的所有元素添加到列表中。以下是addAll()的源代碼：

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/** * 添加指定 collection 中的所有元素到此列表的結尾，順序是指定 collection 的迭代器返回這些元素的順序。 */ public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { return addAll(size, c); } /** * 將指定 collection 中的所有元素從指定位置開始插入此列表。其中index表示在其中插入指定collection中第一個元素的索引 */ public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) { //若插入的位置小于0或者大于鏈表長度，則拋出IndexOutOfBoundsException異常 if (index < 0 || index > size) throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size); Object[] a = c.toArray(); int numNew = a.length; //插入元素的個數 //若插入的元素為空，則返回false if (numNew == 0) return false; //modCount:在AbstractList中定義的，表示從結構上修改列表的次數 modCount++; //獲取插入位置的節點，若插入的位置在size處，則是頭節點，否則獲取index位置處的節點 Entry<E> successor = (index == size ? header : entry(index)); //插入位置的前一個節點，在插入過程中需要修改該節點的next引用：指向插入的節點元素 Entry<E> predecessor = successor.previous; //執行插入動作 for (int i = 0; i < numNew; i++) { //構造一個節點e，這里已經執行了插入節點動作同時修改了相鄰節點的指向引用 // Entry<E> e = new Entry<E>((E) a[i], successor, predecessor); //將插入位置前一個節點的下一個元素引用指向當前元素 predecessor.next = e; //修改插入位置的前一個節點，這樣做的目的是將插入位置右移一位，保證后續的元素是插在該元素的后面，確保這些元素的順序 predecessor = e; } successor.previous = predecessor; //修改容量大小 size += numNew; return true; }

在addAll()方法中，涉及到了兩個方法，一個是entry(int%20index)，該方法為LinkedList的私有方法，主要是用來查找index位置的節點元素。

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/** * 返回指定位置(若存在)的節點元素 */ private Entry<E> entry(int index) { if (index < 0 || index >= size) throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size); //頭部節點 Entry<E> e = header; //判斷遍歷的方向 if (index < (size >> 1)) { for (int i = 0; i <= index; i++) e = e.next; } else { for (int i = size; i > index; i--) e = e.previous; } return e; }

從該方法有兩個遍歷方向中我們也可以看出LinkedList是雙向鏈表，這也是在構造方法中為什么需要將header的前、后節點均指向自己。

如果對數據結構有點了解，對上面所涉及的內容應該問題，我們只需要清楚一點：LinkedList是雙向鏈表，其余都迎刃而解。

由于篇幅有限，下面將就LinkedList中幾個常用的方法進行源碼分析。

2.4、增加方法 add(E%20e):%20將指定元素添加到此列表的結尾。

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public boolean add(E e) { addBefore(e, header); return true; }

該方法調用addBefore方法，然后直接返回true，對于addBefore()而已，它為LinkedList的私有方法。

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private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) { //利用Entry構造函數構建一個新節點 newEntry， Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous); //修改newEntry的前后節點的引用，確保其鏈表的引用關系是正確的 newEntry.previous.next = newEntry; newEntry.next.previous = newEntry; //容量+1 size++; //修改次數+1 modCount++; return newEntry; }

在addBefore方法中無非就是做了這件事：構建一個新節點newEntry，然后修改其前后的引用。

LinkedList還提供了其他的增加方法：

add(int%20index,%20E%20element)：在此列表中指定的位置插入指定的元素。

addAll(Collection<?%20extends%20E>%20c)：添加指定%20collection%20中的所有元素到此列表的結尾，順序是指定%20collection%20的迭代器返回這些元素的順序。

addAll(int%20index,%20Collection<?%20extends%20E>%20c)：將指定%20collection%20中的所有元素從指定位置開始插入此列表。

AddFirst(E%20e):%20將指定元素插入此列表的開頭。

addLast(E%20e):%20將指定元素添加到此列表的結尾。

2.5、移除方法 remove(Object%20o)：從此列表中移除首次出現的指定元素（如果存在）。該方法的源代碼如下：

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public boolean remove(Object o) { if (o==null) { for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) { if (e.element==null) { remove(e); return true; } } } else { for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) { if (o.equals(e.element)) { remove(e); return true; } } } return false; }

該方法首先會判斷移除的元素是否為null，然后迭代這個鏈表找到該元素節點，最后調用remove(Entry<E>%20e)，remove(Entry<E>%20e)為私有方法，是LinkedList中所有移除方法的基礎方法，如下：

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private E remove(Entry<E> e) { if (e == header) throw new NoSuchElementException(); //保留被移除的元素：要返回 E result = e.element; //將該節點的前一節點的next指向該節點后節點 e.previous.next = e.next; //將該節點的后一節點的previous指向該節點的前節點 //這兩步就可以將該節點從鏈表從除去：在該鏈表中是無法遍歷到該節點的 e.next.previous = e.previous; //將該節點歸空 e.next = e.previous = null; e.element = null; size--; modCount++; return result; }

其他的移除方法：

clear()：從此列表中移除所有元素。

remove()：獲取并移除此列表的頭（第一個元素）。

remove(int index)：移除此列表中指定位置處的元素。

remove(Objec o)：從此列表中移除首次出現的指定元素（如果存在）。

removeFirst()：移除并返回此列表的第一個元素。

removeFirstOccurrence(Object o)：從此列表中移除第一次出現的指定元素（從頭部到尾部遍歷列表時）。

removeLast()：移除并返回此列表的最后一個元素。

removeLastOccurrence(Object o)：從此列表中移除最后一次出現的指定元素（從頭部到尾部遍歷列表時）。