注:博主java集合框架源码剖析系列的源码全部基于JDK1.8.0版本。
在实际项目中LinkedList也是使用频率非常高的一种集合,本博客将从源码角度带领大家学习关于LinkedList的知识。
一LinkedList类的定义:
public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable从上述代码可以看到:LinkedList继承自AbstractSequentialList同时实现了List,Deque,Cloneable与Serializable接口,所以LinkedList可以当作双端队列使用。
二LinkedList类一些重要属性:
transient int size = 0; transient Node<E> first;//指向第一个节点的指针 transient Node<E> last;//指向最后一个节点的指针
从这里可以看到LinkedList全部操作是基于Node数据结构的,而Node是LinkedList的一个内部类,本质上是一个双向链表,即LinkedList底层是基于双向链表实现的,因此LinkedList具备较好的插入,删除的能力。Node类定义如下:
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; } }三LinkedList内部实现原理:我们先来看一下LinkedList的构造器
public LinkedList() { } public LinkedList(Collection<? extends E> c) { this(); addAll(c); }可以看到在构造器重调用了addAll(c),我们来看一下addAll的源码:
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { return addAll(size, c); } public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) { checkPositionIndex(index); Object[] a = c.toArray();//将集合转化为数组 int numNew = a.length; if (numNew == 0) return false; Node<E> pred, succ;//pred表示前驱节点,succ表示后继节点 if (index == size) {// 如果插入位置为链表末尾,则后继为null,前驱为尾结点 succ = null; pred = last; } else { succ = node(index);//调用node()函数找到下标为index的结点 pred = succ.prev;//保存该结点的前驱 } for (Object o : a) {//遍历数组的同时将数组中的元素转化为Node类型插入到恰当位置 @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o; Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null); if (pred == null)// 表示在第一个元素之前插入(索引为0的结点) first = newNode; else pred.next = newNode; pred = newNode; } if (succ == null) {// 表示在最后一个元素之后插入 last = pred; } else { pred.next = succ; succ.prev = pred; } size += numNew; modCount++; return true; }addAll(index,c)该方法实现的功能即是在index位置处插入Collection集合c中全部的元素,可以看到插入操作之前先将集合c转换为了数组结构,然后再将数组中的元素转化为Node节点插入的,同时可以看到在该函数中调用了node函数,node函数源码如下:
/** * Returns the (non-null) Node at the specified element index. */ Node<E> node(int index) { // assert isElementIndex(index); // 判断插入的位置在链表前半段或者是后半段 if (index < (size >> 1)) {// 当index < size/2时,插入位置在前半段 Node<E> x = first; for (int i = 0; i < index; i++)// 从头结点开始正向遍历 x = x.next; return x; } else {// 插入位置在后半段 Node<E> x = last; for (int i = size - 1; i > index; i--)// 从尾结点开始反向遍历 x = x.prev; return x; } }它的作用就是返回一个不为null的节点的根据传入的位置参数index,可以看到该函数首先会通过index < (size >> 1)这个语句来判断查询的index位于前半段还是后半段,结点在前半段则从头开始遍历,在后半段则从尾开始遍历,这样就保证了只需要遍历最多一半结点就可以找到指定索引的结点。提高了查找效率。
即当创建一个用集合参数初始化的LindedList的时候,LindedList的内部是先将该集合转化为数组,然后然后再将数组中的元素转化为Node节点插入从而构造出一个元素为集合c的LinkedList。
四LinkedList一些重要的函数:
1. add函数
public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; } /** * Links e as last element. */ 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++; }
从上述代码可以看到add函数实际上是调用的LinkLast(E)函数,即add函数添加一个元素到LinkedList中是添加到linkedList的末尾。
2get函数
public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item; }可以看到get函数实际上是调用的node函数,即返回一个不为null的节点的根据传入的位置参数index。
3getFirst/getLast
public E getFirst() { final Node<E> f = first; if (f == null) throw new NoSuchElementException(); return f.item; } public E getLast() { final Node<E> l = last; if (l == null) throw new NoSuchElementException(); return l.item; }
因为first节点始终指向的是LinkedList中的第一个节点,所以直接返回first.item,同理last节点始终指向的是LinkedList中的最后一个节点,所以直接返回last.item。
4remove函数
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; }将元素o从集合LinkedList中删除,其中调用到了unLink()函数,该函数用来将指定的结点从链表中断开。
五:总结:
1LinkedList的内部是基于双向循环链表实现的,双向循环链表的定义为Node,它是LinkedList的一个内部类。
2当用一个集合作为参数来构造一个LinkedList时,其内部是是先将该集合转化为数组,然后然后再将数组中的元素转化为Node节点插入从而构造出一个元素为集合c的LinkedList。
3可以看到LinkedList中的方法都未使用synchronized关键字修饰,即LinkedList是非同步的,如果要创建一个同步的LinkedList则需要使用Collections.synchronizedList函数来进行构造:即List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
3LinkedList实现了Deque,因此LinkedList可以作为双端队列使用,当需要使用队列结构时,可以考虑LinkedList。
4LinkedList允许重复元素存在,因为在add元素的过程中不存在HashMap中put时判重替换的过程,只是进行简单的插入操作。