上一节,我们学习了ArrayList 类,本节我们来学习一下LinkedList,LinkedList相对ArrayList而言其使用频率并不是很高,因为其访问元素的性能相对于ArrayList而言比较慢,至于原因我们下面讲开始讲解,本节重点是了解其内部的结构,会简单实现一个简单的LinkedList 即可。
一、LinkedList的简单使用
任何代码在深入分析前,首先需要会使用,因此我们先看下基本的使用列子:
package study.collection; import java.util.LinkedList; public class TestLinkedList { public static void main(String[] args)
{
// 测试LinkedList的API
testLinkedListAPIs() ; // 将LinkedList当作 LIFO(后进先出)的堆栈
useLinkedListAsLIFO(); // 将LinkedList当作 FIFO(先进先出)的队列
useLinkedListAsFIFO();
} /*
* 测试LinkedList中部分API
*/
private static void testLinkedListAPIs() {
String val = null;
//LinkedList llist;
//llist.offer("10");
// 新建一个LinkedList
LinkedList llist = new LinkedList();
//---- 添加操作 ----
// 依次添加1,2,3
llist.add("1");
llist.add("2");
llist.add("3"); // 将“4”添加到第一个位置
llist.add(1, "4"); System.out.println("\nTest \"addFirst(), removeFirst(), getFirst()\"");
// (01) 将“10”添加到第一个位置。 失败的话,抛出异常!
llist.addFirst("10");
System.out.println("llist:"+llist);
// (02) 将第一个元素删除。 失败的话,抛出异常!
System.out.println("llist.removeFirst():"+llist.removeFirst());
System.out.println("llist:"+llist);
// (03) 获取第一个元素。 失败的话,抛出异常!
System.out.println("llist.getFirst():"+llist.getFirst()); System.out.println("\nTest \"offerFirst(), pollFirst(), peekFirst()\"");
// (01) 将“10”添加到第一个位置。 返回true。
llist.offerFirst("10");
System.out.println("llist:"+llist);
// (02) 将第一个元素删除。 失败的话,返回null。
System.out.println("llist.pollFirst():"+llist.pollFirst());
System.out.println("llist:"+llist);
// (03) 获取第一个元素。 失败的话,返回null。
System.out.println("llist.peekFirst():"+llist.peekFirst()); System.out.println("\nTest \"addLast(), removeLast(), getLast()\"");
// (01) 将“20”添加到最后一个位置。 失败的话,抛出异常!
llist.addLast("20");
System.out.println("llist:"+llist);
// (02) 将最后一个元素删除。 失败的话,抛出异常!
System.out.println("llist.removeLast():"+llist.removeLast());
System.out.println("llist:"+llist);
// (03) 获取最后一个元素。 失败的话,抛出异常!
System.out.println("llist.getLast():"+llist.getLast()); System.out.println("\nTest \"offerLast(), pollLast(), peekLast()\"");
// (01) 将“20”添加到第一个位置。 返回true。
llist.offerLast("20");
System.out.println("llist:"+llist);
// (02) 将第一个元素删除。 失败的话,返回null。
System.out.println("llist.pollLast():"+llist.pollLast());
System.out.println("llist:"+llist);
// (03) 获取第一个元素。 失败的话,返回null。
System.out.println("llist.peekLast():"+llist.peekLast()); // 将第3个元素设置300。不建议在LinkedList中使用此操作,因为效率低!
llist.set(2, "300");
// 获取第3个元素。不建议在LinkedList中使用此操作,因为效率低!
System.out.println("\nget(3):"+llist.get(2)); // ---- toArray(T[] a) ----
// 将LinkedList转行为数组
String[] arr = (String[])llist.toArray(new String[0]);
for (String str:arr)
System.out.println("str:"+str); // 输出大小
System.out.println("size:"+llist.size());
// 清空LinkedList
llist.clear();
// 判断LinkedList是否为空
System.out.println("isEmpty():"+llist.isEmpty()+"\n"); } /**
* 将LinkedList当作 LIFO(后进先出)的堆栈
*/
private static void useLinkedListAsLIFO() {
System.out.println("\nuseLinkedListAsLIFO");
// 新建一个LinkedList
LinkedList stack = new LinkedList(); // 将1,2,3,4添加到堆栈中
stack.push("1");
stack.push("2");
stack.push("3");
stack.push("4");
// 打印“栈”
System.out.println("stack:"+stack); // 删除“栈顶元素”
System.out.println("stack.pop():"+stack.pop()); // 取出“栈顶元素”
System.out.println("stack.peek():"+stack.peek()); // 打印“栈”
System.out.println("stack:"+stack);
} /**
* 将LinkedList当作 FIFO(先进先出)的队列
*/
private static void useLinkedListAsFIFO() {
System.out.println("\nuseLinkedListAsFIFO");
// 新建一个LinkedList
LinkedList queue = new LinkedList(); // 将10,20,30,40添加到队列。每次都是插入到末尾
queue.add("10");
queue.add("20");
queue.add("30");
queue.add("40");
// 打印“队列”
System.out.println("queue:"+queue); // 删除(队列的第一个元素)
System.out.println("queue.remove():"+queue.remove()); // 读取(队列的第一个元素)
System.out.println("queue.element():"+queue.element()); // 打印“队列”
System.out.println("queue:"+queue);
}
}
从上面的代码可以看出,LinkedList的功能非常多,既可以用于存放元素的集合功能,还具备了堆栈的功能,还拥有队列的功能。这均源于其不仅仅实现了List接口还是实现了Queue接口。
但在介绍LinkedList接口前,从名字可以看出LinkedList 即底层采用的是链表的结构,那什么是链表,需要提前有一个认识:顾名思义,链表就和链子一样,每一环都要连接着后边的一环和前边的一环,这样,当我们需要找这根链子的某一环的时候,只要我们能找到链子的任意一环,都可以找到我们需要的那一环。我们看一个图,就能很好的理解了。
在LinkedList中,我们把链子的“环”叫做“节点”,每个节点都是同样的结构。节点与节点之间相连,构成了我们LinkedList的基本数据结构,也是LinkedList的核心。链表又分为单向链表和双向链表,而单向/双向链表又可以分为循环链表和非循环链表,下面简单就这四种链表进行图解说明。
1. 2.单向循环链表
单向循环链表和单向列表的不同是,最后一个节点的next不是指向null,而是指向head节点,形成一个“环”。
1. 3.双向链表
从名字就可以看出,双向链表是包含两个指针的,pre指向前一个节点,next指向后一个节点,但是第一个节点head的pre指向null,最后一个节点的tail指向null。
更形象的解释下就是:双向循环链表就像一群小孩手牵手围成一个圈,第一个小孩的右手拉着第二个小孩的左手,第二个小孩的左手拉着第一个小孩的右手。。。最后一个小孩的右手拉着第一个小孩的左手。【接下来我们进入源代码的分析,说明linkedlist 我们采用的JDK1.8进行分析,只所以不用1.6是因为,在1.6 1.7 的时候进行过变动将1.6中的环形结构优化为了直线型了链表结构,然后回到了1.8又有部分的变动,因为从上面可以看出链表的由4种不向ArrayList单一演进,所以这里直接选择用1.8来分析】
二、LinkedList的概述
LinkedList是List和Deque接口的双向链表的实现。实现了所有可选列表操作,并允许包括null值。
LinkedList既然是通过双向链表去实现的,那么它可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。并且其顺序访问非常高效,而随机访问效率比较低。
注意,此实现不是同步的。 如果多个线程同时访问一个LinkedList实例,而其中至少一个线程从结构上修改了列表,那么它必须保持外部同步。这通常是通过同步那些用来封装列表的 对象来实现的。但如果没有这样的对象存在,则该列表需要运用{@link Collections#synchronizedList Collections.synchronizedList}来进行“包装”,该方法最好是在创建列表对象时完成,为了避免对列表进行突发的非同步操作。
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
类中的iterator()方法和listIterator()方法返回的iterators迭代器是fail-fast的:当某一个线程A通过iterator去遍历某集合的过程中,若该集合的内容被其他线程所改变了;那么线程A访问集合时,就会抛出ConcurrentModificationException异常,产生fail-fast事件。
1.Node节点
private static class Node<E> {
E item; // 当前节点所包含的值
Node<E> next; //下一个节点
Node<E> prev; //上一个节点 Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
2.LinkedList类结构
//通过LinkedList实现的接口可知,其支持队列操作,双向列表操作,能被克隆,支持序列化
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
// LinkedList的大小(指其所含的元素个数)
transient int size = 0; /**
* 指向第一个节点
* 不变的: (first == null && last == null) ||
* (first.prev == null && first.item != null)
*/
transient Node<E> first; /**
* 指向最后一个节点
* 不变的: (first == null && last == null) ||
* (last.next == null && last.item != null)
*/
transient Node<E> last; ......
}
LinkedList包含了三个重要的对象:first、last 和 size。
(1) first 是双向链表的表头,它是双向链表节点所对应的类Node的实例
(2) last 是双向链表的最后一个元素,它是双向链表节点所对应的类Node的实例
(3) size 是双向链表中节点的个数。
3.构造函数
LinkedList提供了两种种方式的构造器,构造一个空列表、以及构造一个包含指定collection的元素的列表,这些元素按照该collection的迭代器返回的顺序排列的。
//构建一个空列表
public LinkedList() {
} /**
* 构造一个包含指定collection的元素的列表,这些元素按照该collection的迭代器返回的顺序排列的
* @param c 包含用于去构造LinkedList的元素的collection
* @throws NullPointerException 如果指定的collection为空
*/
//构建一个包含指定集合c的列表
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
三、LinkedList 方法功能源码分析
/**
* LinkedList底层使用双向链表,实现了List和deque。实现所有的可选List操作,并可以只有所有元素(包括空值)
* 其大小理论上仅受内存大小的限制
*
* 所有的操作都可以作为一个双联列表来执行(及对双向链表操作)。
* 把对链表的操作封装起来,并对外提供看起来是对普通列表操作的方法。
* 遍历从起点、终点、或指定位置开始
* 内部方法,注释会描述为节点的操作(如删除第一个节点),公开的方法会描述为元素的操作(如删除第一个元素)
*
* LinkedList不是线程安全的,如果在多线程中使用(修改),需要在外部作同步处理。
*
* 需要弄清元素(节点)的索引和位置的区别,不然有几个地方不好理解,具体在碰到的地方会解释。
*
* 迭代器可以快速报错
*/
public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
//容量
transient int size = 0;
//首节点
transient Node<E> first;
//尾节点
transient Node<E> last;
//默认构造函数
public LinkedList() {
}
//通过一个集合初始化LinkedList,元素顺序有这个集合的迭代器返回顺序决定
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
//使用对应参数作为第一个节点,内部使用
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first;//得到首节点
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);//创建一个节点
first = newNode; //设置首节点
if (f == null)
last = newNode; //如果之前首节点为空(size==0),那么尾节点就是首节点
else
f.prev = newNode; //如果之前首节点不为空,之前的首节点的前一个节点为当前首节点
size++; //长度+1
modCount++; //修改次数+1
}
//使用对应参数作为尾节点
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last; //得到尾节点
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);//使用参数创建一个节点
last = newNode; //设置尾节点
if (l == null)
first = newNode; //如果之前尾节点为空(size==0),首节点即尾节点
else
l.next = newNode; //如果之前尾节点不为空,之前的尾节点的后一个就是当前的尾节点
size++;
modCount++;
}
//在指定节点前插入节点,节点succ不能为空
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
final Node<E> pred = succ.prev;//获取前一个节点
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);//使用参数创建新的节点,向前指向前一个节点,向后指向当前节点
succ.prev = newNode;//当前节点指向新的节点
if (pred == null)
first = newNode;//如果前一个节点为null,新的节点就是首节点
else
pred.next = newNode;//如果存在前节点,那么前节点的向后指向新节点
size++;
modCount++;
}
//删除首节点并返回删除前首节点的值,内部使用
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
final E element = f.item;//获取首节点的值
final Node<E> next = f.next;//得到下一个节点
f.item = null;
f.next = null; //便于垃圾回收期清理
first = next; //首节点的下一个节点成为新的首节点
if (next == null)
last = null; //如果不存在下一个节点,则首尾都为null(空表)
else
next.prev = null;//如果存在下一个节点,那它向前指向null
size--;
modCount++;
return element;
}
//删除尾节点并返回删除前尾节点的值,内部使用
private E unlinkLast(Node<E> l) {
final E element = l.item;//获取值
final Node<E> prev = l.prev;//获取尾节点前一个节点
l.item = null;
l.prev = null; //便于垃圾回收期清理
last = prev; //前一个节点成为新的尾节点
if (prev == null)
first = null; //如果前一个节点不存在,则首尾都为null(空表)
else
prev.next = null;//如果前一个节点存在,先后指向null
size--;
modCount++;
return element;
}
//删除指定节点并返回被删除的元素值
E unlink(Node<E> x) {
//获取当前值和前后节点
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
if (prev == null) {
first = next; //如果前一个节点为空(如当前节点为首节点),后一个节点成为新的首节点
} else {
prev.next = next;//如果前一个节点不为空,那么他先后指向当前的下一个节点
x.prev = null; //方便gc回收
}
if (next == null) {
last = prev; //如果后一个节点为空(如当前节点为尾节点),当前节点前一个成为新的尾节点
} else {
next.prev = prev;//如果后一个节点不为空,后一个节点向前指向当前的前一个节点
x.next = null; //方便gc回收
}
x.item = null; //方便gc回收
size--;
modCount++;
return element;
}
//获取第一个元素
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;//得到首节点
if (f == null) //如果为空,抛出异常
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
//获取最后一个元素
public E getLast() {
final Node<E> l = last;//得到尾节点
if (l == null) //如果为空,抛出异常
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
//删除第一个元素并返回删除的元素
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;//得到第一个节点
if (f == null) //如果为空,抛出异常
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
//删除最后一个元素并返回删除的值
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;//得到最后一个节点
if (l == null) //如果为空,抛出异常
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
//添加元素作为第一个元素
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
//店家元素作为最后一个元素
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
//检查是否包含某个元素,返回bool
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;//返回指定元素的索引位置,不存在就返回-1,然后比较返回bool值
}
//返回列表长度
public int size() {
return size;
}
//添加一个元素,默认添加到末尾作为最后一个元素
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
//删除指定元素,默认从first节点开始,删除第一次出现的那个元素
public boolean remove(Object o) {
//会根据是否为null分开处理。若值不是null,会用到对象的equals()方法
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;
}
//添加指定集合的元素到列表,默认从最后开始添加
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);//size表示最后一个位置,可以理解为元素的位置分别为1~size
}
//从指定位置(而不是下标!下标即索引从0开始,位置可以看做从1开始,其实也是0)后面添加指定集合的元素到列表中,只要有至少一次添加就会返回true
//index换成position应该会更好理解,所以也就是从索引为index(position)的元素的前面索引为index-1的后面添加!
//当然位置可以为0啊,为0的时候就是从位置0(虽然它不存在)后面开始添加嘛,所以理所当前就是添加到第一个位置(位置1的前面)的前面了啊!
//比如列表:0 1 2 3,如果此处index=4(实际索引为3),就是在元素3后面添加;如果index=3(实际索引为2),就在元素2后面添加。
//原谅我的表达水平,我已经尽力解释了...
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
checkPositionIndex(index); //检查索引是否正确(0<=index<=size)
Object[] a = c.toArray(); //得到元素数组
int numNew = a.length; //得到元素个数
if (numNew == 0) //若没有元素要添加,直接返回false
return false;
Node<E> pred, succ;
if (index == size) { //如果是在末尾开始添加,当前节点后一个节点初始化为null,前一个节点为尾节点
succ = null; //这里可以看做node(index),不过index=size了(index最大只能是size-1),所以这里的succ只能=null,也方便后面判断
pred = last; //这里看做noede(index-1),当然实现是不能这么写的,看做这样只是为了好理解,所以就是在node(index-1的后面开始添加元素)
} else { //如果不是从末尾开始添加,当前位置的节点为指定位置的节点,前一个节点为要添加的节点的前一个节点
succ = node(index); //添加好元素后(整个新加的)的后一个节点
pred = succ.prev; //这里依然是node(index-1)
}
//遍历数组并添加到列表中
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked")
E e = (E) o;
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);//创建一个节点,向前指向上面得到的前节点
if (pred == null)
first = newNode; //若果前节点为null,则新加的节点为首节点
else
pred.next = newNode;//如果存在前节点,前节点会向后指向新加的节点
pred = newNode; //新加的节点成为前一个节点
}
if (succ == null) {
//pred.next = null //加上这句也可以更好的理解
last = pred; //如果是从最后开始添加的,则最后添加的节点成为尾节点
} else {
pred.next = succ; //如果不是从最后开始添加的,则最后添加的节点向后指向之前得到的后续第一个节点
succ.prev = pred; //当前,后续的第一个节点也应改为向前指向最后一个添加的节点
}
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
//清空表
public void clear() {
//方便gc回收垃圾
for (Node<E> x = first; x != null; ) {
Node<E> next = x.next;
x.item = null;
x.next = null;
x.prev = null;
x = next;
}
first = last = null;
size = 0;
modCount++;
}
//获取指定索引的节点的值
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
//修改指定索引的值并返回之前的值
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}
//指定位置后面(即索引为这个值的元素的前面)添加元素
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
linkLast(element); //如果指定位置为最后,则添加到链表最后
else //如果指定位置不是最后,则添加到指定位置前
linkBefore(element, node(index));
}
//删除指定位置的元素,
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
//检查索引是否超出范围,因为元素索引是0~size-1的,所以index必须满足0<=index<size
private boolean isElementIndex(int index) {
return index >= 0 && index < size;
}
//检查位置是否超出范围,index必须在index~size之间(含),如果超出,返回false
private boolean isPositionIndex(int index) {
return index >= 0 && index <= size;
}
//异常详情
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+", Size: "+size;
}
//检查元素索引是否超出范围,若已超出,就抛出异常
private void checkElementIndex(int index) {
if (!isElementIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
//检查位置是否超出范围,若已超出,就抛出异常
private void checkPositionIndex(int index) {
if (!isPositionIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
//获取指定位置的节点
Node<E> node(int index) {
//如果位置索引小于列表长度的一半(或一半减一),从前面开始遍历;否则,从后面开始遍历
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;//index==0时不会循环,直接返回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;
}
}
//获取指定元素从first开始的索引位置,不存在就返回-1
//不能按条件双向找了,所以通常根据索引获得元素的速度比通过元素获得索引的速度快
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;
}
//获取指定元素从first开始最后出现的索引,不存在就返回-1
//但实际查找是从last开始的
public int lastIndexOf(Object o) {
int index = size;
if (o == null) {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (x.item == null)
return index;
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (o.equals(x.item))
return index;
}
}
return -1;
}
//提供普通队列和双向队列的功能,当然,也可以实现栈,FIFO,FILO
//出队(从前端),获得第一个元素,不存在会返回null,不会删除元素(节点)
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
//出队(从前端),不删除元素,若为null会抛出异常而不是返回null
public E element() {
return getFirst();
}
//出队(从前端),如果不存在会返回null,存在的话会返回值并移除这个元素(节点)
public E poll() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
//出队(从前端),如果不存在会抛出异常而不是返回null,存在的话会返回值并移除这个元素(节点)
public E remove() {
return removeFirst();
}
//入队(从后端),始终返回true
public boolean offer(E e) {
return add(e);
}
//入队(从前端),始终返回true
public boolean offerFirst(E e) {
addFirst(e);
return true;
}
//入队(从后端),始终返回true
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);//linkLast(e)
return true;
}
//出队(从前端),获得第一个元素,不存在会返回null,不会删除元素(节点)
public E peekFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
//出队(从后端),获得最后一个元素,不存在会返回null,不会删除元素(节点)
public E peekLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
}
//出队(从前端),获得第一个元素,不存在会返回null,会删除元素(节点)
public E pollFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
//出队(从后端),获得最后一个元素,不存在会返回null,会删除元素(节点)
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
//入栈,从前面添加
public void push(E e) {
addFirst(e);
}
//出栈,返回栈顶元素,从前面移除(会删除)
public E pop() {
return removeFirst();
}
/**
* Removes the first occurrence of the specified element in this
* list (when traversing the list from head to tail). If the list
* does not contain the element, it is unchanged.
*
* @param o element to be removed from this list, if present
* @return {@code true} if the list contained the specified element
* @since 1.6
*/
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
return remove(o);
}
/**
* Removes the last occurrence of the specified element in this
* list (when traversing the list from head to tail). If the list
* does not contain the element, it is unchanged.
*
* @param o element to be removed from this list, if present
* @return {@code true} if the list contained the specified element
* @since 1.6
*/
public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
/**
* Returns a list-iterator of the elements in this list (in proper
* sequence), starting at the specified position in the list.
* Obeys the general contract of {@code List.listIterator(int)}.<p>
*
* The list-iterator is <i>fail-fast</i>: if the list is structurally
* modified at any time after the Iterator is created, in any way except
* through the list-iterator's own {@code remove} or {@code add}
* methods, the list-iterator will throw a
* {@code ConcurrentModificationException}. Thus, in the face of
* concurrent modification, the iterator fails quickly and cleanly, rather
* than risking arbitrary, non-deterministic behavior at an undetermined
* time in the future.
*
* @param index index of the first element to be returned from the
* list-iterator (by a call to {@code next})
* @return a ListIterator of the elements in this list (in proper
* sequence), starting at the specified position in the list
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
* @see List#listIterator(int)
*/
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
checkPositionIndex(index);
return new ListItr(index);
}
private class ListItr implements ListIterator<E> {
private Node<E> lastReturned;
private Node<E> next;
private int nextIndex;
private int expectedModCount = modCount;
ListItr(int index) {
// assert isPositionIndex(index);
next = (index == size) ? null : node(index);
nextIndex = index;
}
public boolean hasNext() {
return nextIndex < size;
}
public E next() {
checkForComodification();
if (!hasNext())
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = next;
next = next.next;
nextIndex++;
return lastReturned.item;
}
public boolean hasPrevious() {
return nextIndex > 0;
}
public E previous() {
checkForComodification();
if (!hasPrevious())
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev;
nextIndex--;
return lastReturned.item;
}
public int nextIndex() {
return nextIndex;
}
public int previousIndex() {
return nextIndex - 1;
}
public void remove() {
checkForComodification();
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException();
Node<E> lastNext = lastReturned.next;
unlink(lastReturned);
if (next == lastReturned)
next = lastNext;
else
nextIndex--;
lastReturned = null;
expectedModCount++;
}
public void set(E e) {
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
lastReturned.item = e;
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
lastReturned = null;
if (next == null)
linkLast(e);
else
linkBefore(e, next);
nextIndex++;
expectedModCount++;
}
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
while (modCount == expectedModCount && nextIndex < size) {
action.accept(next.item);
lastReturned = next;
next = next.next;
nextIndex++;
}
checkForComodification();
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
//节点的数据结构,包含前后节点的引用和当前节点
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;
}
}
//返回迭代器
public Iterator<E> descendingIterator() {
return new DescendingIterator();
}
//因为采用链表实现,所以迭代器很简单
private class DescendingIterator implements Iterator<E> {
private final ListItr itr = new ListItr(size());
public boolean hasNext() {
return itr.hasPrevious();
}
public E next() {
return itr.previous();
}
public void remove() {
itr.remove();
}
}
@SuppressWarnings("unchecked")
private LinkedList<E> superClone() {
try {
return (LinkedList<E>) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError(e);
}
}
/**
* Returns a shallow copy of this {@code LinkedList}. (The elements
* themselves are not cloned.)
*
* @return a shallow copy of this {@code LinkedList} instance
*/
public Object clone() {
LinkedList<E> clone = superClone();
// Put clone into "virgin" state
clone.first = clone.last = null;
clone.size = 0;
clone.modCount = 0;
// Initialize clone with our elements
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
clone.add(x.item);
return clone;
}
/**
* Returns an array containing all of the elements in this list
* in proper sequence (from first to last element).
*
* <p>The returned array will be "safe" in that no references to it are
* maintained by this list. (In other words, this method must allocate
* a new array). The caller is thus free to modify the returned array.
*
* <p>This method acts as bridge between array-based and collection-based
* APIs.
*
* @return an array containing all of the elements in this list
* in proper sequence
*/
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;
}
/**
* Returns an array containing all of the elements in this list in
* proper sequence (from first to last element); the runtime type of
* the returned array is that of the specified array. If the list fits
* in the specified array, it is returned therein. Otherwise, a new
* array is allocated with the runtime type of the specified array and
* the size of this list.
*
* <p>If the list fits in the specified array with room to spare (i.e.,
* the array has more elements than the list), the element in the array
* immediately following the end of the list is set to {@code null}.
* (This is useful in determining the length of the list <i>only</i> if
* the caller knows that the list does not contain any null elements.)
*
* <p>Like the {@link #toArray()} method, this method acts as bridge between
* array-based and collection-based APIs. Further, this method allows
* precise control over the runtime type of the output array, and may,
* under certain circumstances, be used to save allocation costs.
*
* <p>Suppose {@code x} is a list known to contain only strings.
* The following code can be used to dump the list into a newly
* allocated array of {@code String}:
*
* <pre>
* String[] y = x.toArray(new String[0]);</pre>
*
* Note that {@code toArray(new Object[0])} is identical in function to
* {@code toArray()}.
*
* @param a the array into which the elements of the list are to
* be stored, if it is big enough; otherwise, a new array of the
* same runtime type is allocated for this purpose.
* @return an array containing the elements of the list
* @throws ArrayStoreException if the runtime type of the specified array
* is not a supertype of the runtime type of every element in
* this list
* @throws NullPointerException if the specified array is null
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(a.getClass().getComponentType(), size);
int i = 0;
Object[] result = a;
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
private static final long serialVersionUID = 876323262645176354L;
/**
* Saves the state of this {@code LinkedList} instance to a stream
* (that is, serializes it).
*
* @serialData The size of the list (the number of elements it
* contains) is emitted (int), followed by all of its
* elements (each an Object) in the proper order.
*/
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out any hidden serialization magic
s.defaultWriteObject();
// Write out size
s.writeInt(size);
// Write out all elements in the proper order.
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
s.writeObject(x.item);
}
/**
* Reconstitutes this {@code LinkedList} instance from a stream
* (that is, deserializes it).
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden serialization magic
s.defaultReadObject();
// Read in size
int size = s.readInt();
// Read in all elements in the proper order.
for (int i = 0; i < size; i++)
linkLast((E)s.readObject());
}
/**
* Creates a <em><a href="Spliterator.html#binding">late-binding</a></em>
* and <em>fail-fast</em> {@link Spliterator} over the elements in this
* list.
*
* <p>The {@code Spliterator} reports {@link Spliterator#SIZED} and
* {@link Spliterator#ORDERED}. Overriding implementations should document
* the reporting of additional characteristic values.
*
* @implNote
* The {@code Spliterator} additionally reports {@link Spliterator#SUBSIZED}
* and implements {@code trySplit} to permit limited parallelism..
*
* @return a {@code Spliterator} over the elements in this list
* @since 1.8
*/
@Override
public Spliterator<E> spliterator() {
return new LLSpliterator<E>(this, -1, 0);
}
/** A customized variant of Spliterators.IteratorSpliterator */
static final class LLSpliterator<E> implements Spliterator<E> {
static final int BATCH_UNIT = 1 << 10; // batch array size increment
static final int MAX_BATCH = 1 << 25; // max batch array size;
final LinkedList<E> list; // null OK unless traversed
Node<E> current; // current node; null until initialized
int est; // size estimate; -1 until first needed
int expectedModCount; // initialized when est set
int batch; // batch size for splits
LLSpliterator(LinkedList<E> list, int est, int expectedModCount) {
this.list = list;
this.est = est;
this.expectedModCount = expectedModCount;
}
final int getEst() {
int s; // force initialization
final LinkedList<E> lst;
if ((s = est) < 0) {
if ((lst = list) == null)
s = est = 0;
else {
expectedModCount = lst.modCount;
current = lst.first;
s = est = lst.size;
}
}
return s;
}
public long estimateSize() { return (long) getEst(); }
public Spliterator<E> trySplit() {
Node<E> p;
int s = getEst();
if (s > 1 && (p = current) != null) {
int n = batch + BATCH_UNIT;
if (n > s)
n = s;
if (n > MAX_BATCH)
n = MAX_BATCH;
Object[] a = new Object[n];
int j = 0;
do { a[j++] = p.item; } while ((p = p.next) != null && j < n);
current = p;
batch = j;
est = s - j;
return Spliterators.spliterator(a, 0, j, Spliterator.ORDERED);
}
return null;
}
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
Node<E> p; int n;
if (action == null) throw new NullPointerException();
if ((n = getEst()) > 0 && (p = current) != null) {
current = null;
est = 0;
do {
E e = p.item;
p = p.next;
action.accept(e);
} while (p != null && --n > 0);
}
if (list.modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
public boolean tryAdvance(Consumer<? super E> action) {
Node<E> p;
if (action == null) throw new NullPointerException();
if (getEst() > 0 && (p = current) != null) {
--est;
E e = p.item;
current = p.next;
action.accept(e);
if (list.modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
return true;
}
return false;
}
public int characteristics() {
return Spliterator.ORDERED | Spliterator.SIZED | Spliterator.SUBSIZED;
}
}
}
上面的代码解释参考自:http://blog.csdn.net/anxpp/article/details/51203591,感谢anxpp 的分享。
LinkedList和ArrayList的对比:
1、顺序插入速度ArrayList会比较快,因为ArrayList是基于数组实现的,数组是事先new好的,只要往指定位置塞一个数据就好了;LinkedList则不同,每次顺序插入的时候LinkedList将new一个对象出来,如果对象比较大,那么new的时间势必会长一点,再加上一些引用赋值的操作,所以顺序插入LinkedList必然慢于ArrayList
2、基于上一点,因为LinkedList里面不仅维护了待插入的元素,还维护了Entry的前置Entry和后继Entry,如果一个LinkedList中的Entry非常多,那么LinkedList将比ArrayList更耗费一些内存
3、数据遍历的速度,看最后一部分,这里就不细讲了,结论是:使用各自遍历效率最高的方式,ArrayList的遍历效率会比LinkedList的遍历效率高一些
4、有些说法认为LinkedList做插入和删除更快,这种说法其实是不准确的:
(1)LinkedList做插入、删除的时候,慢在寻址,快在只需要改变前后Entry的引用地址
(2)ArrayList做插入、删除的时候,慢在数组元素的批量copy,快在寻址
所以,如果待插入、删除的元素是在数据结构的前半段尤其是非常靠前的位置的时候,LinkedList的效率将大大快过ArrayList,因为ArrayList将批量copy大量的元素;越往后,对于LinkedList来说,因为它是双向链表,所以在第2个元素后面插入一个数据和在倒数第2个元素后面插入一个元素在效率上基本没有差别,但是ArrayList由于要批量copy的元素越来越少,操作速度必然追上乃至超过LinkedList。
从这个分析看出,如果你十分确定你插入、删除的元素是在前半段,那么就使用LinkedList;如果你十分确定你删除、删除的元素在比较靠后的位置,那么可以考虑使用ArrayList。如果你不能确定你要做的插入、删除是在哪儿呢?那还是建议你使用LinkedList吧,因为一来LinkedList整体插入、删除的执行效率比较稳定,没有ArrayList这种越往后越快的情况;二来插入元素的时候,弄得不好ArrayList就要进行一次扩容,记住,ArrayList底层数组扩容是一个既消耗时间又消耗空间的操作。
四、自己实现一个简单的LinkedList
上面学习了那么多,感觉还是自己来实现一个比较容易理解,并且面试的时候如果考到了,自己写一个简单的即可,理解原理才是最重要的。
1.定义一个Node节点
package study.collection; //用来表示一个节点
public class Node {
Node previous; //上一个节点
Object obj;
Node next; //下一个节点 public Node() {
} public Node(Node previous, Object obj, Node next) {
super();
this.previous = previous;
this.obj = obj;
this.next = next;
} public Node getPrevious() {
return previous;
} public void setPrevious(Node previous) {
this.previous = previous;
} public Object getObj() {
return obj;
} public void setObj(Object obj) {
this.obj = obj;
} public Node getNext() {
return next;
} public void setNext(Node next) {
this.next = next;
} }
2.定义链表实现
package study.collection; public class MyLinkedList /*implements List*/
{
private Node first; //首节点
private Node last; //尾节点 private int size; //个数 public void add(Object obj){
Node n = new Node(); //建立一个新的节点
if(first==null) //如果首节点为空
{
n.setPrevious(null);
n.setObj(obj);
n.setNext(null);
first = n; //则这个时候此进入的为第一个元素,那么首节点和尾节点均为新加入的这个节点
last = n;
}else{
//直接往last节点后增加新的节点
n.setPrevious(last); //因为这个时候只有一个,那么这个时候往后面添加元素,所以这个时候新加的节点的前节点为last
n.setObj(obj);
n.setNext(null); last.setNext(n); //原来last的next 节点就是它了 last = n; //n 变成了last
}
size++;
} public int size(){
return size;
} private void rangeCheck(int index){
if(index<0||index>=size){
try {
throw new Exception();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
} public Object get(int index){ //
rangeCheck(index); // 0 1 2 3 4
Node temp = node(index);
if(temp!=null){
return temp.obj;
}
return null;
} /**
* 这个是关键的步骤,根据索引找到对应的节点,这个时候只要遍历即可,而且遍历的<index 就可以了,因为最后就是它了。
* @param index
* @return
*/
public Node node(int index){
Node temp = null;
if(first!=null)
{
if (index < (size >> 1))
{
temp = first;
for(int i=0;i<index;i++)
{
temp = temp.next;
}
}
else
{
temp = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--){
temp = temp.previous;
}
} }
// LinkedList l;
return temp;
} public void remove(int index){
Node temp = node(index); if(temp!=null){
Node up = temp.previous;
Node down = temp.next;
up.next = down;
down.previous = up;
size--;
} } public void add(int index,Object obj){
Node temp = node(index); Node newNode = new Node();
newNode.obj = obj; if(temp!=null){
Node up = temp.previous;
up.next = newNode;
newNode.previous = up; newNode.next = temp;
temp.previous = newNode; size++;
}
} public static void main(String[] args) {
MyLinkedList list = new MyLinkedList();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
// list.add(1,"BBBB");
list.add("ccc");
list.add("ddd");
list.add("eee");
// list.remove(1);
System.out.println(list.get(3));
} }
参考资料:
http://www.cnblogs.com/CherishFX/p/4734490.html
http://www.cnblogs.com/tstd/p/5046819.html
http://blog.csdn.net/zw0283/article/details/51132161
http://blog.csdn.net/anxpp/article/details/51203591