1. 概述
- 通过类名可以想象到, 该类的结构是一个链表结构.
- 但是它是一个类似于数组的链表, 意思就是普通的添加操作与数组类似, 将新元素添加到链表的尾端. 并支持通过下标来进行访问.
- 它实现了Deque接口, 提供了栈和队列的操作, 也就是该类的主要功能吧.
- 对于元素的增删改比ArrayList强; 对于元素的查询不如ArrayList.
2. 构造函数
它提供了两个构造函数, 比ArrayList少一个构造方法那就是没有提供带有初始化容量的构造方法, 也是与该类的存储结构有关.
因为是链表结构, 所以不会有扩容操作, ArrayList的初始化容量是为了避免不必要的扩容操作.
2-1. 无参构造函数
/**
* Constructs an empty list.
*/
public LinkedList() {
}
2-2. 传入集合的构造函数
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
直接调用了addAll方法, 了解到这, 在下面解释addAll方法.
3. 存储结构
通过上面的解释, 知道它是一个链表结构, 由节点(Node)组成, 每个节点之间有相互指向的引用.
4. 操作
操作包含三部分:
- List的增删改查操作
- 栈的进栈出栈
- 队列的进队列出队列
4-1. 查询
| 方法名 | 备注 |
|---|---|
| getFirst() | 获取头节点, 不删除 |
| getLast() | 获取尾节点, 不删除 |
| peek() | 获取头结点, 不删除 |
| peekFirst() | 获取头结点, 不删除 |
| peekLast() | 获取头结点, 不删除 |
| element() | 调用getFirst() |
| poll() | 调用unlinkFirst(E), 详见4-3 |
| pollFirst() | 调用unlinkFirst(E), 详见4-3 |
| pollLast() | 调用unlinkLast(E), 详见4-3 |
| pop() | 调用 removeFirst(), 详见4-3 |
| node(index) | 通过下标进行取值 |
对于Java来说, 注重业务实现, 所以函数以及变量的见名知意比较重要. 所以我们日常中使用的话, 偏getFirst()和getLast()的使用比较多.
对于node(index)方法, 因为是链式结构, 所以需要从头结点一个一个的寻找, 源码中使用了一个二分进行了快速查询.
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
if (index < (size >> 1)) {
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;
}
}
下面我们看一下getFirst()和getLast()的源码, 其它方法的源码类似, 就是找到节点返回节点值.
/**
* Returns the first element in this list.
*
* @return the first element in this list
* @throws NoSuchElementException if this list is empty
*/
public E getFirst() {
// 获取头结点
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
// 返回头结点的值
return f.item;
}
/**
* Returns the last element in this list.
*
* @return the last element in this list
* @throws NoSuchElementException if this list is empty
*/
public E getLast() {
// 获取尾节点
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
// 获取尾节点的值
return l.item;
}
4-2. 添加
添加的方法有:
| 方法名 | 备注 |
|---|---|
| linkFirst(E) | 添加一个元素到链表的头部 |
| linkLast(E) | 添加一个元素到链表的尾部 |
| addFirst(E) | 调用linkFirst(E) |
| addLast(E) | 调用linkLast(E) |
| add(E) | 调用linkLast(E) |
| offer(E) | 调用add(E) |
| offerFirst(E) | 调用addFirst(E) |
| offerLast(E) | 调用addLast(E) |
| push(E) | 调用addFirst(E) |
可以发现, 最终的方法落实到了linkFirst(E)和linkLast(E)两个方法.
源码:
/**
* Links e as first element.
*/
private void linkFirst(E e) {
// 获取链表的头节点
final Node<E> f = first;
// 创建一个新节点
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
// 使头结点为新节点
first = newNode;
if (f == null)
// 如果原先的头结点为null, 说明链表为空链表, 给尾节点也为该新节点
last = newNode;
// 否则头结点的prev指向新节点
else
f.prev = newNode;
// 改变元素数量的大小
size++;
// 链表结构的改变次数
modCount++;
}
/**
* 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++;
}
4-3. 删除
| 方法名 | 备注 |
|---|---|
| unlink(E) | 删除一个元素 |
| unlinkFirst(E) | 删除头结点 |
| unlinkLast(E) | 删除尾节点 |
| remove(index) | 删除下标元素 |
| remove() | 调用removeFirst() |
| removeFirst() | 调用unlinkFirst(E) |
| removeLast() | 调用unlinkLast(E) |
删除操作就会涉及到节点之间引用关系的改变.
比如:
A <-> B <-> C => A <-> C
先把B的prev的next指向B的next, 再把B的next的prev指向B的prev, 然后把B置为null.
至于其它的删除方法, 也与之类似, 改变节点引用, 该节点置为null, size--, modCount--.
4-4. 修改
修改操作几乎用不到, 也是使用了List接口的set(int, E)方法.
很简单, 找到具体的元素进行修改即可.
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}
5. 总结
- 基于链表结构的存储方式, 随机访问性能差, 元素的增删性能比较好.
- 没有扩容操作, 同等元素的情况下, 占用内存比ArrayList多, 因为还要存储节点之间的引用.
- 可以作为栈或者队列使用.