LinkedList源码解析

璨sou
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LinkedList源码解析

目标

  • 理解LinkedList底层数据结构
  • 深入源码掌握LinkedList查询慢，新增快的原因

1.简介

List 接口的链接列表实现。实现所有可选的列表操作，并且允许所有元素（包括 null ）。除了实现 List 接口外， LinkedList 类还为在列表的开头及结尾 get 、 remove 和 insert 元素提供了统一 的命名方法。这些操作允许将链接列表用作堆栈、队列或双端队列。

特点 :

  • 有序性 : 存入和取出的顺序是一致的
  • 元素可以重复
  • 含有带索引的方法
  • 独有特点 : 数据结构是链表，可以作为栈、队列或者双端队列！

image.png

2.LinkedList原理分析

双向链表

底层数据结构源码

public class LinkedList<E> {
    transient int size = 0;
    //双向链表的头结点
    transient Node<E> first;
    //双向链表的最后一个节点
    transient Node<E> last;
​
    //节点类【内部类】
    private static class Node<E> {
        E item;//数据元素
        Node<E> next;//下一个节点
        Node<E> prev;//上一个节点
​
        //节点的构造方法
        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    } /
            /...
}

2.1 LinkedList的数据结构

LinkedList是双向链表，在代码中是一个Node类。内部并没有数组的结构。双向链表肯定存在一个头节 点和一个尾部节点。node节点类，是以内部类的形式存在于LinkedList中的。Node类都有两个成员变 量:

  • prev : 当前节点上一个节点，头节点的上一个节点是null
  • next : 当前节点下一个节点，尾结点的下一个节点是null

链表数据结构的特点 : 查询慢，增删快！

  • 链表数据结构基本构成，是一个node类
  • 每个node类中，有上一个节点【prev】和下一个节点【next】
  • 链表一定存在至少两个节点，first和last节点
  • 如果LinkedList没有数据，first和last都是为null

2.2 LinkedList默认容量&最大容量

image.png

没有默认容量，也没有最大容量

2.3 LinkedList扩容机制

无需扩容机制，只要你的内存足够大，可以无限制扩容下去。前提是不考虑查询的效率。

2.4 为什么LinkedList查询慢，增删快？

LinkedList的数据结构的特点，链表的数据结构就是这样的特点！

  • 链表是一种查询慢的结构【相对于数组来说】
  • 链表是一种增删快的结构【相对于数组来说】

2.5 LinkedList源码剖析-为什么增删快？

新增add

//想LinkedList添加一个元素
public boolean add(E e){
//连接到链表的末尾
        linkLast(e);
        return true;
        }/
        /连接到最后一个节点上去
        void linkLast(E e){
//将全局末尾节点赋值给l
final Node<E> l=last;
//创建一个新节点 : (上一个节点, 当前插入元素, null)
final Node<E> newNode=new Node<>(l,e,null);
//将当前节点作为末尾节点
        last=newNode;
//判断l节点是否为null
        if(l==null)
//既是尾结点也是头节点
        first=newNode;
        else
//之前的末尾节点，下一个节点时末尾节点！
        l.next=newNode;
        size++;//当前集合的元素数量+1
        modCount++;//操作集合数+1。modCount属性是修改技术器
        }/
        /------------------------------------------------------------------
//向链表中部添加
//参数1，添加的索引位置，添加元素
public void add(int index,E element){
//检查索引位是否符合要求
        checkPositionIndex(index);
//判断当前所有是否是存储元素个数
        if(index==size)//true，最后一个元素
        linkLast(element);
        else
//连接到指定节点的后面【链表中部插入】
        linkBefore(element,node(index));
        }/
        /根据索引查询链表中节点！
        Node<E> node(int index){
// 判断索引是否小于 已经存储元素个数的1/2
        if(index< (size>>1)){//二分法查找 : 提高查找节点效率
        Node<E> x=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;
        }
        }/
        /将当前元素添加到指定节点之前
        void linkBefore(E e,Node<E> succ){
        // 取出当前节点的前一个节点
        final Node<E> pred=succ.prev;
        //创建当前元素的节点 : 上一个节点，当前元素，下一个节点
        final Node<E> newNode=new Node<>(pred,e,succ);
        //为指定节点上一个节点重新值
        succ.prev=newNode;
//判断当前节点的上一个节点是否为null
        if(pred==null)
        first=newNode;//当前节点作为头部节点
        else
        pred.next=newNode;//将新插入节点作为上一个节点的下个节点
        size++;//新增元素+1
        modCount++;//操作次数+1
        }

remove删除指定索引元素

//删除指定索引位置元素
public E remove(int index){
//检查元素索引
        checkElementIndex(index);
//删除元素节点，
//node(index) 根据索引查到要删除的节点
//unlink()删除节点
        return unlink(node(index));
        }//根据索引查询链表中节点！
        Node<E> node(int index){
// 判断索引是否小于 已经存储元素个数的1/2
        if(index< (size>>1)){//二分法查找 : 提高查找节点效率
        Node<E> x=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;
        }
        }/
        /删除一个指定节点
        E unlink(Node<E> x){
//获取当前节点中的元素
final E element=x.item;
//获取当前节点的上一个节点
final Node<E> next=x.next;
//获取当前节点的下一个节点
final Node<E> prev=x.prev;
//判断上一个节点是否为null
        if(prev==null){
//如果为null，说明当前节点为头部节点
        first=next;
        }else{
//上一个节点，的下一个节点改为下下节点
        prev.next=next;
//将当前节点的上一个节点置空
        x.prev=null;
        }/
        /判断下一个节点是否为null
        if(next==null){
//如果为null，说明当前节点为尾部节点
        last=prev;
        }else{
//下一个节点的上节点，改为上上节点
        next.prev=prev;
//当前节点的上节点置空
        x.next=null;
        }/
        /删除当前节点内的元素
        x.item=null;
        size--;//集合中的元素个数-1
        modCount++;//当前集合操作数+1。modCount计数器，记录当前集合操作次数
        return element;//返回删除的元素
        }

2.6 LinkedList源码剖析-为什么查询慢？

查询快和慢是一个相对概念！相对于数组来说

//根据索引查询一个元素
public E get(int index){
//检查索引是否存在
        checkElementIndex(index);
// node(index)获取索引对应节点，获取节点中的数据item
        return node(index).item;
        }/
        /根据索引获取对应节点对象
        Node<E> node(int index){
//二分法查找索引对应的元素
        if(index< (size>>1)){
        Node<E> x=first;
//前半部分查找【遍历节点】
        for(int i=0;i<index; i++)
        x=x.next;
        return x;
        }else{
        Node<E> x=last;
//后半部分查找【遍历】
        for(int i=size-1;i>index;i--)
        x=x.prev;
        return x;
        }
        }/
        /查看ArrayList里的数组获取元素的方式
public E get(int index){
        rangeCheck(index);//检查范围
        return elementData(index);//获取元素
        }E
        elementData(int index){
        return(E)elementData[index];//一次性操作
        }

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