Java基础之容器LinkedList

一、LinkedList的整体结构1.1、LinkedList的继承关系 public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList <E> implements List<E>, Deque<E> LinkedList具备AbstractSequentialList的特点：AbstractSequentialList 只支持按次序访问，而不像 AbstractList 那样支持随机访问 LinkedList具备List的特点 LinkedList具备Deque的特点：Deque是一个线性collection，支持在两端插入和移除元素1.2、LinkedList的结构

//元素个数transient int size = 0;//第一个元素指针transient Node<E> first;//最后一个元素指针transient Node<E> last;//Node节点的结构private static class Node<E> { E item;//当前元素 Node<E> next;//当前元素的下一个指针 Node<E> prev;//当前元素的上一个指针 Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {this.item = element;this.next = next;this.prev = prev; }}1.2.1 Node的结构

LinkedList结构

LinkedList特点

1.LinkedList是通过双链表去实现的。

2.LinkedList不存在容量不足的问题，因为是链表。

3.LinkedList实现了Deque，而Deque接口定义了在双端队列两端访问元素的方法，所以LinkedList可以作为FIFO（先进先出）的队列；LinkedList可以作为LIFO（后进先出）的栈

二、源码分析2.1、添加元素

//添加元素public boolean add(E e) { //默认调用，尾部添加元素的方法 linkLast(e); return true;}//尾部添加元素void linkLast(E e) { //记录当前尾部元素 final Node<E> l = last; //创建一个新的Node节点 ，prev是当前的尾节点，next指向null final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); //将last设置为新节点 last = newNode; //判断当前尾部节点是否为null if (l == null)//当前尾部节点为null，就挂到头结点上first = newNode; else//当前尾部节点不为null，就将新建的Node挂到当前last节点的next指针上l.next = newNode; //元素的个数+1 size++; //LinkedList修改记录+1 modCount++;}

新增元素add()方法默认是尾部追加，核心就是将新建的Node节点追加到当前last节点的next指针上 ，伪代码：

Node newNode=new Node();newNode.prev=last;last.next=newNode;last=newNode;last.next=null;

addFirst：首部追加

public void addFirst(E e) { linkFirst(e);}//头部追加private void linkFirst(E e) { //记录当前首部元素 final Node<E> f = first; //新建一个Node节点 final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); //首部元素指向新建的节点 first = newNode; //判断当前首部指针是否为null if (f == null)//当前首部指针为null,就把新建的节点挂到last指针上last = newNode; else//当前首部指针不为null,就把新建的节点挂到，当前first指针指向元素的prev指针上f.prev = newNode; //元素个数+1 size++; //LinkedList修改记录+1 modCount++;}

首部追加的逻辑与尾部追加基本相同，伪代码：

Node newNode=new Node();newNode.next=first;first.prev=newNode;first=newNode;first.prev=null;(也可以：newNode.prev=null)

指定位置添加元素：add(int index, E element)：

public void add(int index, E element) { //检查要插入的位置是否合法 checkPositionIndex(index); //如要插入的位置在最后，直接调用linkLast() if (index == size)linkLast(element); else//如要插入的位置不在最后，就先查找再插入linkBefore(element, node(index));} //查找要插入元素的位置Node<E> node(int index) { // assert isElementIndex(index); //如果要插入的位置小于集合的一半，我就从头开始找 if (index < (size >> 1)) {Node<E> x = first;for (int i = 0; i < index; i++) x = x.next;return x; } else {//如果要插入的位置大于等于集合的一半，我就从尾部开始找Node<E> x = last;for (int i = size - 1; i > index; i--) x = x.prev;return x; }}//将新建的元素插入到查找的元素前面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; elsepred.next = newNode; size++; modCount++;}

LinkedList是一个双向链表，他只记录了头部和尾部位置，如果我们要指定位置插入，他会这么做：

1.先遍历查找出要插入的元素位置，然后再插入；查找方式是根据 index < (size >> 1) 判断结果，决定是从头遍历，还是从尾部遍历，这种遍历方式类似于二分查找(只在第一层循环二分)

2.新建一个Node节点，插入到查找出来的元素的前面

由此可知为何链表对随机位置读写是不合适的；他的时间复杂度=O(n/2) ，如果n很大，我们一般就认为他的时间复杂度=O(n)

2.2、删除元素

//重写List的remove()public boolean remove(Object o) { if (o == null) {//如果要删除的元素null元素,从头开始查找这个null元素for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { if (x.item == null) {unlink(x);return true; }} } else { //如果要删除的元素不null元素,从头开始查找这个非null元素for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { if (o.equals(x.item)) {unlink(x);return true; }} } return false;}//执行删除逻辑，实质就是打断改元素与链表的引用关系E unlink(Node<E> x) { // assert x != null; //记录改元素的值，实际作用就是做返回值 final E element = x.item; //记录当前元素的下一个节点 final Node<E> next = x.next; //记录当前元素的上一个节点 final Node<E> prev = x.prev; //判断 x->prev 节点是否为null，为null就是删除头结点 if (prev == null) {first = next; } else {//将 x->prev节点的next指针指向x节点的下一个节点prev.next = next;//将 x->prev 指针，设置为null(断开引用关系)x.prev = null; } //判断 x->next 节点是否为null，为null就是删尾部结点 if (next == null) {last = prev; } else {//将x->next节点的prev指针指向x->prevnext.prev = prev;//将 x->next指针，设置为null(断开引用关系)x.next = null; } //将x的值设置为null x.item = null; //集合大小-1 size--; //集合的修改记录-1 modCount++; return element;}

这里我们看到LinkedList重写了List的remove方法，整个删除逻辑也是先查找再删除，时间复杂度O(n)，如果是删除首部元素时间复杂度=O(1)，若要删除尾部元素请使用removeLast( )

LinkedLis删除首部元素：removeFirst() LinkedLis删除尾部元素：removeLast() LinkedLis首部出队：pollFirst( ) ，队列的特点 LinkedLit尾部出队：pollLast( )，队列的特点2.3、迭代器

Iterator迭代器只能是从头往尾迭代，而LinkedList是双向链表，他还可以从尾往头部迭代，JAVA提供了一个新的迭代器接口：

public interface ListIterator<E> extends Iterator<E>{ //判断是否存在下一个元素 boolean hasNext(); //获取下一个元素 E next(); //判断是否还有前一个元素 boolean hasPrevious(); //获取前一个元素 E previous();}

LinkedList实现该接口：

private class ListItr implements ListIterator<E> { private Node<E> lastReturned;//上一次next() 或者 previous()的元素 private Node<E> next;//lastReturned->next 指向的元素 private int nextIndex;//下一个元素的位置 private int expectedModCount = modCount;}

LinkedList从前往后遍历：

//是否存在下一个元素public boolean hasNext() { return nextIndex < size;}public E next() { //检查集合的版本 checkForComodification(); if (!hasNext())throw new NoSuchElementException(); //lastReturned赋值上次next lastReturned = next; //next赋值为上次next->next next = next.next; //下一个元素的位置 nextIndex++; return lastReturned.item;}

LinkedList从后往前遍历：

//判断是否到头了public boolean hasPrevious() { return nextIndex > 0;}//从尾部往头部取数据public E previous() { checkForComodification(); if (!hasPrevious())throw new NoSuchElementException(); // next==null：第一次遍历取尾节点(last)，或者上一次遍历时把尾节点删除掉了 // next!=null：已经发生过遍历了，直接取前一个节点即可(next.prev) lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev; //遍历的指针-1 nextIndex--; return lastReturned.item;}

迭代器删除元素：

public void remove() { checkForComodification(); // lastReturned 是本次迭代需要删除的值 // lastReturned==null则调用者没有主动执行过 next() 或者 previos()，二直接调remove() // lastReturned!=null，是在上次执行 next() 或者 previos()方法时赋的值 if (lastReturned == null)throw new IllegalStateException(); //保存将当前要删除节点的下一个节点(如果是从尾往头遍历，该值永远是null) Node<E> lastNext = lastReturned.next; //删除当前节点 unlink(lastReturned); // next == lastReturned：从尾到头递归顺序，并且是第一次迭代，并且要删除最后一个元素的情况下， // previous() 方法里面设置了 lastReturned = next = last,所以 next 和 lastReturned会相等 if (next == lastReturned)next = lastNext; elsenextIndex--; lastReturned = null; expectedModCount++;}三、总结

LinkedList底层数据结构是双向链表，所以他更适合顺序操作，由于他继承了Deque接口，同时他具有队列的性质，非线程安全的集合

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