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Java集合之LinkedList1. 简介2. 继承体系3. 深入源码4. 总结

LinkedList

  • 1. 简介
  • 2. 继承体系
  • 3. 深入源码
    • 3.1 属性
    • 3.2 内部类
    • 3.3 构造方法
      • 3.3.1 LinkedList()
      • 3.3.2 LinkedList(Collection<? extends E> c)
    • 3.4 添加元素
      • 3.4.1 linkFirst(E e)
      • 3.4.2 linkLast(E e)
      • 3.4.3 linkBefore(E e, Node succ)
      • 3.4.4 addFirst(E e)
      • 3.4.5 addLast(E e)
      • 3.4.6 add(E e)
      • 3.4.7 add(int index, E element)
      • 3.4.8 offerFirst(E e)
      • 3.4.9 offerLast(E e)
    • 3.5 删除元素
      • 3.5.1 unlinkFirst(Node f)
      • 3.5.2 unlinkLast(Node l)
      • 3.5.3 unlink(Node x)
      • 3.5.4 removeFirst()
      • 3.5.5 removeLast()
      • 3.5.6 remove()
      • 3.5.7 pollFirst()
      • 3.5.8 pollLast()
  • 4. 总结

1. 简介

LinkedList

 是一种以带头尾指针的双向链表实现的

List

 ，与

ArrayList

 相比，其插入元素快，不需要将元素向后移动，但是其获取元素却没有

ArrayList

 方便。

2. 继承体系

Java集合之LinkedList1. 简介2. 继承体系3. 深入源码4. 总结

       通过继承体系，我们可以看到

LinkedList

不仅实现了List接口，还实现了

Queue

和

Deque

接口，所以它既能作为

List

使用，也能作为双端队列使用，当然也可以作为栈使用。

3. 深入源码

3.1 属性 

// 链表中节点个数
	transient int size = 0;

  
    // 执行链表头指针 
    transient Node<E> first;

  
     // 指向链表尾指针
    transient Node<E> last;

3.2 内部类 

// 存储元素的节点
	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;
        }
    }
Java集合之LinkedList1. 简介2. 继承体系3. 深入源码4. 总结

3.3 构造方法

3.3.1 LinkedList() 

public LinkedList() {
    }

3.3.2 LinkedList(Collection<? extends E> c) 

public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

3.4 添加元素

       首先介绍的方法并不是我们直接能调用的，我们直接调用的方法只是在底层调用下面的方法。

3.4.1 linkFirst(E e)

       在首部添加元素 
private void linkFirst(E e) {
    	// 获得头节点
        final Node<E> f = first;
        // 创建一个带有目标值的节点，此时新节点的next指针指向从前的头节点f
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
        // 头指针指向新节点
        first = newNode;
        // 如果只有一个元素，则尾指针指向当前新节点
        if (f == null)
            last = newNode;
        else
        // 令从前的头指针的prev指针指向新节点
            f.prev = newNode;
        // 存储元素个数加+1
        size++;
        modCount++;
    }

3.4.2 linkLast(E e)

       在尾部添加元素 
void linkLast(E e) {
    	// 获得尾节点
        final Node<E> l = last;
        // 创建一个带有目标值的节点，此时新节点的 prev 指针指向从前的尾节点l
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        // 尾指针指向新节点
        last = newNode;
        // 如果只有一个元素，则头指针指向当前新节点
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
        // 令从前的尾指针的next指针指向新节点
            l.next = newNode;
        size++;
        // 存储元素个数加+1
        modCount++;
    }

3.4.3 linkBefore(E e, Node succ) 

// 在 succ 节点前面插入 e
    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;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

3.4.4 addFirst(E e) 

public void addFirst(E e) {
        linkFirst(e);
    }

3.4.5 addLast(E e) 

public void addLast(E e) {
        linkLast(e);
    }

3.4.6 add(E e) 

public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }

3.4.7 add(int index, E element) 

public void add(int index, E element) {
    	// 检查 index 是否合法
        checkPositionIndex(index);

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

	// 从前向后找还是从后向前找，可以减少最少一半的无效遍历次数
    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;
        }
    }

3.4.8 offerFirst(E e) 

public boolean offerFirst(E e) {
        addFirst(e);
        return true;
    }

3.4.9 offerLast(E e) 

public boolean offerLast(E e) {
        addLast(e);
        return true;
    }
       在链表首尾添加元素很高效，时间复杂度为

O(1)

 。
       在中间添加元素比较低效，首先要先找到插入位置的节点，再修改前后节点的指针，时间复杂度为

O(n)

 。

3.5 删除元素

3.5.1 unlinkFirst(Node f) 

// 删除首节点
    private E unlinkFirst(Node<E> f) {
        // assert f == first && f != null;
        // 首节点的元素值
        final E element = f.item;
        // 首节点的next指针
        final Node<E> next = f.next;
        f.item = null;
        f.next = null; // help GC
        first = next;
        if (next == null)
            last = null;
        else
            next.prev = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

3.5.2 unlinkLast(Node l) 

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 GC
        last = prev;
        if (prev == null)
            first = null;
        else
            prev.next = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

3.5.3 unlink(Node x) 

// 删除指定节点x
    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;
    }

3.5.4 removeFirst() 

public E removeFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkFirst(f);
    }

3.5.5 removeLast() 

public E removeLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkLast(l);
    }

3.5.6 remove() 

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

3.5.7 pollFirst() 

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

3.5.8 pollLast() 

public E pollLast() {
        final Node<E> l = last;
        return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
    }

4. 总结

       （1）

LinkedList

是一个以双向链表实现的

List

；

       （2）

LinkedList

还是一个双端队列，具有队列、双端队列、栈的特性；

       （3）

LinkedList

在队列首尾添加、删除元素非常高效，时间复杂度为

O(1)

；

       （4）

LinkedList

在中间添加、删除元素比较低效，时间复杂度为

O(n)

；

       （5）

LinkedList

不支持随机访问，所以访问非队列首尾的元素比较低效；

       （6）

LinkedList

在功能上等于

ArrayList

+

ArrayDeque

；

ArrayList

代表了

List

的典型实现，

LinkedList

代表了

Deque

的典型实现，同时

LinkedList

也实现了

List

，通过这两个类一首一尾正好可以把整个集合贯穿起来。

Java 集合 linkedlist
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