Java集合 LinkedList的原理及使用

LinkedList和ArrayList一样是集合List的实现类,虽然较之ArrayList,其使用场景并不多,但同样有用到的时候,那么接下来,我们来认识一下它。

一. 定义一个LinkedList public static void main(String[] args) { List<String> stringList = new LinkedList<>(); List<String> tempList = new ArrayList<>(); tempList.add("牛魔王"); tempList.add("蛟魔王"); tempList.add("鹏魔王"); tempList.add("狮驼王"); tempList.add("猕猴王"); tempList.add("禺贼王"); tempList.add("美猴王"); List<String> stringList2 = new LinkedList<>(tempList); }

上面代码中采用了两种方式来定义LinkedList,可以定义一个空集合,也可以传递已有的集合,将其转化为LinkedList。我们看一下源码

public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, Java.io.Serializable{ transient int size = 0; /** * Pointer to first node. * Invariant: (first == null && last == null) || * (first.prev == null && first.item != null) */ transient Node<E> first; /** * Pointer to last node. * Invariant: (first == null && last == null) || * (last.next == null && last.item != null) */ transient Node<E> last; /** * Constructs an empty list. */ public LinkedList() { } /** * Constructs a list containing the elements of the specified * collection, in the order they are returned by the collection's * iterator. * * @param c the collection whose elements are to be placed into this list * @throws NullPointerException if the specified collection is null */ public LinkedList(Collection<? extends E> c) { this(); addAll(c); } }

LinkedList继承了AbstractSequentialList类,实现了List接口,AbstractSequentialList中已经实现了很多方法,如get(int index)、set(int index, E element)、add(int index, E element) 和 remove(int index),这些方法是我们集合操作时使用最多的,不过这些方法在LinkedList中都已经被重写了,而抽象方法在LinkedList中有了具体实现。因此我们回到LinkedList类

LinkedList类中定义了三个变量

size:集合的长度

first:双向链表头部节点

last:双向链表尾部节点

针对first变量和last变量,我们看到是Node类的实体,这是一个静态内部类,关于静态内部类的讲解,我们在static五大应用场景一章已经有说明

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; } }

我们知道LinkedList是通过双向链表实现的,而双向链表就是通过Node类来体现的,类中通过item变量保存了当前节点的值,通过next变量指向下一个节点,通过prev变量指向上一个节点。

二. LinkedList常用方法 1. get(int index)

我们知道随机读取元素不是LinkedList所擅长的,读取效率比起ArrayList也低得多,那么我来看一下为什么

public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item; } /** * 返回一个指定索引的非空节点. */ 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; } }

从上述代码中我们可以看到get(int index)方法是通过node(int index)来实现的,它的实现机制是:

比较传入的索引参数index与集合长度size/2,如果是index小,那么从第一个顺序循环,直到找到为止;如果index大,那么从最后一个倒序循环,直到找到为止。也就是说越靠近中间的元素,调用get(int index方法遍历的次数越多,效率也就越低,而且随着集合的越来越大,get(int index)执行性能也会指数级降低。因此在使用LinkedList的时候,我们不建议使用这种方式读取数据,可以使用getFirst(),getLast()方法,将直接用到类中的first和last变量。

2. add(E e) 和 add(int index, E element)

大家都在说LinkedList插入、删除操作效率比较高,以stringList.add(“猪八戒”)为例来看到底发生了什么?

在LinkedList中我们找到add(E e)方法的源码

public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; } /** * 设置元素e为最后一个元素 */ 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++; }

很好理解:

情况1:假如stringList为空,那么添加进来的node就是first,也是last,这个node的prev和next都为null;

Java集合 LinkedList的原理及使用

情况2:假如stringList不为空,那么添加进来的node就是last,node的prev指向以前的最后一个元素,node的next为null;同时以前的最后一个元素的next.

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