LinkedList 的底层结构和自定义实现LinkedList

LinkedList是我们List接口下一实现类，和ArrayList不同的是它的底层结构是一个链表结构，得益于它的链表结构，导致它的数据增删速度优于我们的ArrayList，因为它增删数据时只需要改变指针指向的位置，而我们的ArrayList需要重新申请开辟新的空间，再来复制原有的数据。但是它查询的速度逊色于ArrayList，因为每取一个元素都需要重头遍历一次找到该元素，而ArrayList是基于数组实现的，可以快速根据下标标记的位置取得元素，所以有句这样的话叫 “LinkedList 增删快，查询慢，ArrayList 反之”。

1、链表结构
链表结构分为两种，一种是我们的单向链表，每个节点有指向下一个节点的指针（HashMap的底层是数组+单向链表，JDK1.8之前）
这里写图片描述
另一种自然是我们的双向链表（LinkedList 底层即是双向链表）

2、代码实现链表
看着上图的结构，我们用面向对象的思想就可以分析出，链表每一个节点都有三个属性，那个每个节点自然就是一个对象啦，所以我们用代码可以这样表示（这也是LinkedList实现的核心）

 private class Node<E> {
        E item;
        Node<E> prev;
        Node<E> next;

        Node(Node<E> prev, E item, Node<E> next) {
            this.item = item;
            this.prev = prev;
            this.next = next;
        }
    }

3、自定义实现LinkedList
首先自定义接口（实现简单的方法，主要为了理解实现原理，不能与源码比较）

public interface MyList<E> {

    boolean add(E e);

    boolean isEmpty();

    int size();

    void addLast(E e);

    void addFirst(E e);

    E get(int index);

    boolean remove(Object o);

    void clear();

}

定义实现类

public class LinkedMyList<E> implements MyList<E> {

     int size;

     Node<E> first;  //用来记录第一个节点

     Node<E> last;   //用来记录最后一个节点

    @Override
    public boolean add(E e) {
        linkedLast(e);
        return true;
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    @Override
    public int size() {
        return size;
    }

    @Override
    public void addLast(E e) {
        linkedLast(e);
    }

    @Override
    public void addFirst(E e) {
        linkedFirst(e);
    }

    @Override
    public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }

    @Override
    public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = first; x != null; ) {
                if (null == x.item) {
                    umLink(x);
                    return true;
                }
                x = x.next;
            }
        } else {
            for (Node<E> x = first; x != null; ) {
                if (o.equals(x.item)) {
                    umLink(x);
                    return true;
                }
                x = x.next;
            }
        }
        return false;
    }

    private void umLink(Node<E> node) {

        final Node<E> nextNode = node.next;
        final Node<E> prevNode = node.prev;

        if (prevNode == null) { //如果当前节点的前一个为空，就把当前节点的下一个作为第一个
            first = nextNode;
        } else {            //把前一个节点的指针直接指向当前节点的下一个节点，并把当前节点的前一个指针置空
            prevNode.next = nextNode;
            node.prev = null;
        }

        if (nextNode == null) { //如果当前节点的下一个为空，就把当前节点的下一个作为最后一个
            last = prevNode;
        } else {   // 把下一个节点的指针直接指向当前节点的上一个节点，并把当前节点的下一个指针置空
            nextNode.prev = prevNode;
            node.next = null;
        }

        node.item = null;  //把当前节点数据置空并size-1
        size--;

    }

    @Override
    public void clear() {
        for (Node<E> x = first; x != null; ) {
            Node<E> node = x.next; //得到下一个节点
            //清空当前节点数据
            x.item = null;
            x.prev = null;
            x.next = null;
            //迭代下一个节点
            x = node;
        }
        //清空首尾节点和大小
        first = null;
        last = null;
        size = 0;
    }

    private Node<E> node(int index) {

        if (index < (size >> 1)) { //等价于size/2，小于size的一半从前往后搜，反之从后往前搜,提高搜索效率
            Node<E> temp = first;
            for (int i = 0; i < index; i++) {
                temp = temp.next;
            }
            return temp;
        } else {
            Node<E> temp = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--) {
                temp = temp.prev;
            }
            return temp;
        }

    }

    private void linkedLast(E e) {

        Node<E> temp = last;    //腾出最后一个节点的位置
        //创建新节点指向前一个节点
        Node<E> newNode = new Node<>(temp, e, null);
        last = newNode;     //将新节点放入最后一个位置
        if (temp == null)
            first = newNode;
        else
            temp.next = newNode;

        size++;
    }

    private void linkedFirst(E e) {

        Node<E> temp = first;    //腾出最第一个节点的位置
        //创建新节点指向前一个节点
        Node<E> newNode = new Node<>(null, e, temp);
        first = newNode;     //将新节点放入第一个位置
        if (temp == null)
            first = newNode;
        else
            temp.prev = newNode;

        size++;

    }

    private void checkElementIndex(int index) {
        if (!isElementIndex(index)) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index:" + index + "  Size:" + size);
        }
    }

    private boolean isElementIndex(int index) {
        return index >= 0 && index < size;
    }


    private class Node<E> {
        E item;
        Node<E> prev;
        Node<E> next;

        Node(Node<E> prev, E item, Node<E> next) {
            this.item = item;
            this.prev = prev;
            this.next = next;
        }
    }
}

LinkedList 的底层结构和自定义实现LinkedList

猜你喜欢