概念
LinkedList
是Java Collections Framework
中List
接口一种实现。不同于ArrayList
的是LinkedList
是基于双向链表实现的。
类结构
LinkedList
继承AbstractSequentialList
类,实现List<E>
,Deque<E>
, Cloneable
, java.io.Serializable
接口。
AbstractSequentialList
AbstractSequentialList
类是AbstractList
子类,同时也提供了一个基本的list
接口的实现,为顺序访问的数据存储结构(链表)提供了最小化的实现。而对于随机访问的数据存储结构(数组)要优先考虑使用AbstractList
。AbstractSequentiaList
是在迭代器基础上实现的get
、set
、add
等方法。
Deque / Queue
Deque
接口继承Queue
接口,两端都允许插入和删除元素,即双向队列。LinkedList
实现了Deque
接口。这也就意味着我们可以利用LinkedList
来实现双向队列。
类成员
构造函数
public LinkedList() { } public LinkedList(Collection c) { this(); addAll(c); }复制代码
LinkedList
类提供了2个构造函数,其中有一个带有Collection
参数的构造函数。
size
transient int size = 0;复制代码
表示链表的大小。
first / last
transient Nodefirst; transient Node last;复制代码
first
和last
均是Node
类的实例。first
指向头结点,last
指向的尾节点。
Node类
Node
类是LinkedList
的私有内部类,也是链表数据存储的基本单元。
private static class Node{ E item; Node next; Node prev; Node(Node prev, E element, Node next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } }复制代码
Node
类有3个成员变量:
item
:代表数据元素本身;next
:指向数据的后节点;prev
:指向数据的前节点;
由此可以看出,LinkedList
存储的数据构建于一个双向链表中。
add(E) 方法
public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; } void linkLast(E e) { // 现在的尾节点 final Nodel = last; // 包装元素数据构建新节点 final Node newNode = new Node<>(l, e, null); last = newNode; if (l == null) // 如果尾节点为空,将新节点赋值给first节点 first = newNode; else // 如果为节点不为空,将新节点添加至尾部 l.next = newNode; size++; modCount++; }复制代码
add
方法会调用linkLast
方法,将添加的元素加入链表尾部。
add(int index, E element) 方法
public void add(int index, E element) { // 检查index是否有效 checkPositionIndex(index); if (index == size) // 如果index正好等于size,说明此时index位置正好在链表尾部,则直接在尾部添加 linkLast(element); else linkBefore(element, node(index)); }复制代码
大部分的情况,添加元素的index
都不等于size。这时候会调用linkBefore(element, node(index));
来进行添加元素。首先会调用node(index)
获取在指定index
处的node
节点:
Nodenode(int index) { // assert isElementIndex(index); if (index < (size >> 1)) { // index 小于size一半的情况下,从fist节点开始遍历 Node x = first; for (int i = 0; i < index; i++) x = x.next; return x; } else { // index大于size一半的情况下,从last节点开始遍历 Node x = last; for (int i = size - 1; i > index; i--) x = x.prev; return x; } }复制代码
最后调用linkBefore
添加元素:
void linkBefore(E e, Nodesucc) { // assert succ != null; // succ节点前节点 final Node pred = succ.prev; // 构建新节点,前节点为pred,后节点为succ final Node newNode = new Node<>(pred, e, succ); // 在succ和pred之间插入新节点 succ.prev = newNode; if (pred == null) // 如果pred为null,将新节点复制为first节点 first = newNode; else // 否则添加为pred的后节点 pred.next = newNode; size++; modCount++; }复制代码
remove(index) 方法
根据index
删除链表某节点:
public E remove(int index) { // 检查index是否处于正确范围 checkElementIndex(index); return unlink(node(index)); } E unlink(Nodex) { // assert x != null; final E element = x.item; final Node next = x.next; final Node prev = x.prev; if (prev == null) { //x的前节点为null,将x的后节点设置为fist节点 first = next; } else { // 将x前节点的后节点指向为x的后节点 prev.next = next; x.prev = null; } if (next == null) { // x的后节点为null,将x的前节点设置为last节点 last = prev; } else { // 将x后节点的前节点指向为x的前节点 next.prev = prev; x.next = null; } x.item = null; size--; modCount++; return element; }复制代码
- 检查
index
是否在合理范围; - 调用
node(index)
找出index
位置的节点; - 调用
unlink
方法删除节点;
remove(o) 方法
根据元素本身删除链表某节点:
public boolean remove(Object o) { if (o == null) { // 如果o为null,遍历删除链表中为null的节点 for (Nodex = first; x != null; x = x.next) { if (x.item == null) { unlink(x); return true; } } } else { for (Node x = first; x != null; x = x.next) { // 遍历链表找出等于o的节点并删除 if (o.equals(x.item)) { unlink(x); return true; } } } return false; }复制代码
其他操作元素的方法
除了以上所描述的几种操作LinkedList
链表元素的方法,LinkedList
类还提供了很多操作元素的方法。有实现Deque
接口的addFirst
、addLast
、offer
、offerFirst
...等等
ArrayList VS LinkedList
ArrayList
是基于动态数组实现的,LinkedList
是基于双向链表实现的;- 对于随机访问来说,
ArrayList
要优于LinkedList
。ArrayList
通过数组下标;LinkedList
需要遍历寻址;
- 不考虑直接在尾部添加数据的话,
ArrayList
按照指定的index
添加/删除数据是通过复制数组实现。LinkedList
通过寻址改变节点指向实现。 LinkedList
在数据存储上不存在浪费空间的情况。ArrayList
动态扩容会导致有一部分空间是浪费的。