LinkedList源码分析

63 阅读5分钟

img

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    ..
}
  1. LinkedList实现了Deque接口,可以将LinkedList当做队列使用;实现了cloneable表示能被克隆,实现了Serializable接口表示支持序列化.
  2. LinkedList基于双向链表,实现了所有List操作并允许所有元素包括null值,它可以被当作双端队列.
  3. LinkedList顺序访问非常高效,而随机访问效率很低.
  4. LinkedList线程不安全,可以用Collections.synchronizedList使其线程安全.

1、成员变量

transient int size = 0;

transient Node<E> first;

transient Node<E> last;
// 节点类
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;
    }
}

size :代表当前节点数量

first:指向链表的起始元素

last: 指向链表的最后一个元素。

Node:双向链表

2、构造方法

public LinkedList() {
}

// 有参构造可以将一个集合类转化为LinkedList
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
    this();
    addAll(c);
}

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    return addAll(size, c);
}

addAll方法是将Collection集合插入链表。下面我们来仔细分析整个过程(涉及比较多的指针操作)。

  • 首先代码检查index的值的正确性,如果index位置不合理会直接抛出异常。
  • 然后将待插入集合转化成数组,判断集合长度。
  • 根据index值,分别设置pred和succ指针。如果插入的位置是当前链表尾部,那么pred指向最后一个元素,succ暂时设置为NULL即可。如果插入位置在链表中间,那么先通过node方法找到当前链表的index位置的元素,succ指向它。pred指向待插入位置的前一个节点,succ指向当前index位置的节点,新插入的节点就是在pred和succ节点之间。
  • for循环创建Node节点,先将pred.next指向新创建的节点,然后pred指向后移,指向新创建的Node节点,重复上述过程,这样一个个节点就被创建,链接起来了。
  • 最后根据情况不同,将succ指向的那个节点作为最后的节点,当然如果succ为NULL的话,last指针指向pred。

3、基本方法

如下方法都比较简单,不太需要具体实现细节

3.1、add方法

在last节点后增一个节点

3.2、remove方法

删除一个节点

3.4、clear方法

清空

3.4、队列相关方法

因为实现了Deque,所以可以用如下方法

注意作为队列的两组方法不同点

throw Exception返回false或null
添加元素到队尾add(E e)boolean offer(E e)
取队首元素并删除E remove()E poll()
取队首元素但不删除E element()E peek()
QueueDeque
添加元素到队尾add(E e) / offer(E e)addLast(E e) / offerLast(E e)
取队首元素并删除E remove() / E poll()E removeFirst() / E pollFirst()
取队首元素但不删除E element() / E peek()E getFirst() / E peekFirst()
添加元素到队首addFirst(E e) / offerFirst(E e)
取队尾元素并删除E removeLast() / E pollLast()
取队尾元素但不删除E getLast() / E peekLast()

4、和ArrayList比较

4.1、主要差别

  1. ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,LinkedList基于链表的数据结构。 (LinkedList是双向链表,有next也有previous)

  2. 对于随机访问get和set,ArrayList觉得优于LinkedList,因为LinkedList要移动指针。

  3. 对于新增和删除操作add和remove,LinedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据。

4.2、时间复杂度比较:

  • 首先一点关键的是,ArrayList的内部实现是基于基础的对象数组的,因此,它使用get方法访问列表中的任意一个元素时(random access),它的速度要比LinkedList快(O1)。LinkedList中的get方法是按照顺序从列表的一端开始检查,直到另外一端(On)。对LinkedList而言,访问列表中的某个指定元素没有更快的方法了

  • 但在某些情况下LinkedList的表现要优于ArrayList,有些算法在LinkedList中实现时效率更高。比方说,利用Collections.reverse方法对列表进行反转时,其性能就要好些。当要对list进行大量的插入和删除操作时,LinkedList也是一个较好的选择。

4.3、总结

ArrayList和LinkedList在性能上各有优缺点,都有各自所适用的地方,总的说来可以描述如下:

1.对ArrayList和LinkedList而言,在列表末尾增加一个元素所花的开销都是固定的。对ArrayList而言,主要是在内部数组中增加一项,指向所添加的元素,偶尔可能会导致对数组重新进行分配;而对LinkedList而言,这个开销是统一的,分配一个内部Entry对象。

2.在ArrayList的中间插入或删除一个元素意味着这个列表中剩余的元素都会被移动;而在LinkedList的中间插入或删除一个元素的开销是固定的。

3.LinkedList不支持高效的随机元素访问。

4.ArrayList的空间浪费主要体现在在list列表的结尾预留一定的容量空间,而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗相当的空间

可以这样说:当操作是在一列数据的后面添加数据而不是在前面或中间,并且需要随机地访问其中的元素时,使用ArrayList会提供比较好的性能;当你的操作是在一列数据的前面或中间添加或删除数据,并且按照顺序访问其中的元素时,就应该使用LinkedList了