1.性质及底层实现
LinkedList是一种双向链表
结点Node类代码：
//结点内部类
private static class Node<E> {
E item; //元素
Node<E> next; //下一个节点
Node<E> prev; //上一个节点
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
LinkedList 基本的性质：
- LinkedList是否允许空：是
- LinkedList是否允许重复数据：是
- LinkedList是否有序：是
- LinkedList是否线程安全：否
LinkedList 源码：
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
//集合元素的个数
transient int size = 0;
/**
* Pointer to first node.
* Invariant: (first == null && last == null) ||
* (first.prev == null && first.item != null)
*/
//头结点引用
transient Node<E> first;
/**
* Pointer to last node.
* Invariant: (first == null && last == null) ||
* (last.next == null && last.item != null)
*/
//尾结点引用
transient Node<E> last;
/**
* Constructs an empty list.
*/
//无参构造器
public LinkedList() {
}
/**
* Constructs a list containing the elements of the specified
* collection, in the order they are returned by the collection's
* iterator.
*
* @param c the collection whose elements are to be placed into this list
* @throws NullPointerException if the specified collection is null
*/
//传入外部集合的构造器
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
2.get(int index)方法解析
public E get(int index) {
//检查下标是否合法
checkElementIndex(index);
//返回指定下标的结点的值
return node(index).item;
}
//根据指定位置获取结点
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
//如果下标在链表前半部分, 就从头开始查起
//size >> 1 = size/2
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
//如果下标在链表后半部分, 就从尾开始查起
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
简单来说，比较传入的索引参数index与集合长度size/2，如果是index小，那么从第一个顺序循环，直到找到为止；如果index大，那么从最后一个倒序循环，直到找到为止。
因此通过下标的查找和修改操作的时间复杂度是O(n/2)
越靠近中间的元素，集合的数据量越大，get(int index)执行性能也会指数级降低
3.add(E e) 和 add(int index, E element)
public boolean add(E e) {
//在链表尾部添加
linkLast(e);
return true;
}
//设置元素e为最后一个元素
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++;
}
简单来说，
- 若集合为空，那么添加进来的node就是first，也是last，这个node的prev和next都为null
- 若集合不为空，那么添加进来的node就是last，node的prev指向以前的最后一个元素，node的next为null。同时以前的最后一个元素的next指向插入的node
public void add(int index, E element) {
//判定index位置的合法性,index >= 0 && index <= size才可以
checkPositionIndex(index);
//如果插入的index等于size,则表示index是最后一个
if (index == size)
//在链表尾部添加
linkLast(element);
else
//在链表中部插入
//传入的参数为当前的值element和index处的节点node(index)
linkBefore(element, node(index));
}
//链接到指定结点之前
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
//获取给定结点的上一个结点引用
final Node<E> pred = succ.prev;
//创建新结点, 新结点的上一个结点引用指向给定结点的上一个结点
//新结点的下一个结点的引用指向给定的结点
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
//将给定结点的上一个结点引用指向新结点
succ.prev = newNode;
//如果给定结点的上一个结点为空, 表明给定结点为头结点
if (pred == null)
//将头结点引用指向新结点
first = newNode;
else
//否则, 将给定结点的上一个结点的下一个结点引用指向新结点
pred.next = newNode;
//集合元素个数加一
size++;
//修改次数加一
modCount++;
}
简单来说，代码实现和add(E e)差别不大，都是通过新建一个Node实体，同时指定其prev和next来实现。不同点在于需要调用node(int index)通过传入的index来定位到要插入的位置
4.remove(Object o) 和 remove(int index)
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
//遍历整个链表删除
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
//找到了就删除
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
public E remove(int index) {
//检查下标是否合法,index >= 0 && index <= size才可以
checkElementIndex(index);
//unlink方法的参数是index处的节点
return unlink(node(index));
}
//删除指定结点
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
//获取给定结点的元素
final E element = x.item;
//获取给定结点的下一个结点的引用
final Node<E> next = x.next;
//获取给定结点的上一个结点的引用
final Node<E> prev = x.prev;
//如果给定结点的上一个结点为空, 说明给定结点为头结点
if (prev == null) {
//将头结点引用指向给定结点的下一个结点
first = next;
} else {
//将上一个结点的后继结点引用指向给定结点的后继结点
prev.next = next;
//将给定结点的上一个结点置空
x.prev = null;
}
//如果给定结点的下一个结点为空, 说明给定结点为尾结点
if (next == null) {
//将尾结点引用指向给定结点的上一个结点
last = prev;
} else {
//将下一个结点的前继结点引用指向给定结点的前继结点
next.prev = prev;
x.next = null;
}
//将给定结点的元素置空
x.item = null;
//集合元素个数减一
size--;
//修改次数加一
modCount++;
return element;
}
5.set(int index, E element)
public E set(int index, E element) {
//检查下标是否合法
checkElementIndex(index);
//获取指定下标的结点引用
Node<E> x = node(index);
//获取指定下标结点的值
E oldVal = x.item;
//将结点元素设置为新的值
x.item = element;
//返回之前的值
return oldVal;
}
6.LinkedList遍历
- 普通for循环
- 增强for循环
- Iterator迭代器
Iterator迭代器和增强for循坏的效率相差不大，都远超过普通for循坏
7.总结
① LinkedList无需提前指定容量，因为基于链表操作，集合的容量随着元素的加入自动增加
② 删除元素后集合占用的内存自动缩小，无需像ArrayList一样调用trimToSize()方法
③ 插入和删除操作的时间复杂度都是O(1)，查找和修改操作都需要遍历链表进行元素的定位，这两个操作都是调用的node(int index)方法定位元素。通过下标定位时先判断是在链表的上半部分还是下半部分，如果是在上半部分就从头开始找起，如果是下半部分就从尾开始找起，因此通过下标的查找和修改操作的时间复杂度是O(n/2)
和ArrayList的对比：
-
顺序插入速度ArrayList会比较快。
ArrayList是基于数组实现的，数组是事先new好的，只要往指定位置塞一个数据就好了
LinkedList每次顺序插入的时候需要new一个对象出来 -
使用各自遍历效率最高的方式的情况下，ArrayList的遍历效率会LinkedList的遍历效率高一些
-
LinkedList做插入、删除的时候，慢在寻址，快在只需要改变前后Entry的引用地址
ArrayList做插入、删除的时候，慢在数组元素的批量copy，快在寻址