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Java基础之LinkedList源码解析

2018-09-10 09:33 101 查看

LinkedList
public class LinkedList
extends AbstractSequentialList
implements List, Deque, Cloneable, java.io.Serializable
{

transient int size = 0;

/**
* Node用于存储具体的数据
*/
transient Node<E> first;

transient Node<E> last;

/**
* Node中的item用于存储具体的数据
* Node中还保存了前一个节点和后一个节点
* 所以LinkedList是通过双向链表来实现的
*/
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;
}
}

/**
* LinkedList默认实现是空的
*/
public LinkedList() {
}

/**
* 添加数据
*/
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}

/**
* 添加的数据插入到末尾
*/
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++;
}

/**
* 数据插入到头部
*/
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;
else
f.prev = newNode;
size++;
modCount++;
}

/**
* 获取头节点,而first始终指向头节点
*/
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}

/**
* 获取尾部节点,last始终指向尾部节点
*/
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}

/**
* 删除数据,也就是删除节点
* 可以看出LinkedList里面可以存储null
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}

/**
* 删除指定位置的节点
*/
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}

/**
* 获取指定位置节点的方法
*/
Node<E> node(int index) {
// 这里先判断index的位置是在前半段还是后半段,从而减少循环遍历查找的次数,优化性能
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;
}
}

/**
* 删除节点
*/
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;

// 每次删除节点都要更新头节点和尾部节点
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;
}

/**
* 检查下标是否越界,这里就是抛出IndexOutOfBoundsException的地方
*/
private void checkElementIndex(int index) {
if (!isElementIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}

/**
* 检查是否包含某个元素
*/
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}

/**
* 获取LinkedList的元素数量
*/
public int size() {
return size;
}

/**
* 默认添加到链表尾部
*/
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}

/**
* 插入节点到指定位置
*/
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);

if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}

/**
* 找出元素在链表中的位置
*/
public 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;
}

/**
* 从1.5版本开始LinkedList增加了poll、peek等方法,因此LinkedList可以作为队列来使用
*/
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}

public E poll() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}

public E remove() {
return removeFirst();
}

/**
* 从1.6版本开始,增加了push和pop方法,因此LinkedList可以作为栈来使用
*/
public void push(E e) {
addFirst(e);
}

public E pop() {
return removeFirst();
}

/**
* LinkedList也提供了toArray方法
*/
public Object[] toArray() {
Object[] result = new Object[size];
int i = 0;
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
return result;
}

}
LinkedList底层是用双向链表实现的,插入数据比较快,复杂度为O(1),但是对于查找和删除复杂度为O(n)(这跟直接删除节点不一样,需要先根据值遍历找到这个节点)
从1.5版本开始LinkedList增加了poll、peek等方法,因此LinkedList可以作为队列来使用;从1.6版本开始,增加了push和pop方法,因此LinkedList也可以作为栈来使用
当然,LinkedList可以保证插入元素的顺序,并且可以选择插入的顺序,默认add方法是插入到队尾
可以看出,LinkedList没有大小限制,默认的构造函数实现也是空的,因此不存在容量不够的情况,也没有扩容方法
LinkedList不是线程安全的,只能用于单线程环境

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