以下内容基于jdk1.7.0_79源码;
什么是LinkedList
List接口的链表实现,并提供了一些队列,栈,双端队列操作的方法;
LinkedList补充说明
与ArrayList对比,LinkedList插入和删除操作更加高效,随机访问速度慢;
可以作为栈、队列、双端队列数据结构使用;
非同步,线程不安全;
与ArrayList、Vector一样,LinkedList的内部迭代器存在“快速失败行为”;
支持null元素、有顺序、元素可以重复;
LinkedList继承的类以及实现的接口
以上接口和类中,关于Iterable接口、Collection接口、List接口、 Cloneable、 java.io.Serializable接口、AbstractCollection类、AbstractList类的相关说明,在介绍ArrayList的时候,已经有了个大概说明,这里将主要了解下Queue接口、Deque接口、AbstractSequentialList类以及LinkedList类;
Queue接口
队列接口,定义了一些队列的基本操作,
注意使用时优先选择以下蓝色字体方法(offer、poll、peek),队列通常不允许null元素,因为我们通常调用poll方法是否返回null来判断队列是否为空,但是LinkedList是允许null元素的,所以,在使用LinkedList最为队列的实现时,不应该将null元素插入队列;
boolean add(E e);
将对象e插入队列尾部,成功返回true,失败(没有空间)抛出异常IllegalStateException;
boolean offer(E e);
将对象e插入队列尾部,成功返回true,失败(没有空间)返回false;
E remove();
获取并移除队列头部元素,如果队列为空,抛出NoSuchElementException异常;
E poll();
获取并移除队列头部元素,如果队列为空,返回null;
E element();
获取但不移除队列头部元素,如果队列为空,抛出NoSuchElementException异常;
E peek();
获取但不移除队列头部元素,如果队列为空,返回null;
举个简单的例子,基于LinkedList实现的队列,代码如下:
package com.pichen.basis.col; import java.util.LinkedList; import java.util.Queue; public class LinkListTest { public static void main(String[] args) { Queue<Integer> linkedListQueue = new LinkedList<Integer>(); //入队 linkedListQueue.offer(3); linkedListQueue.offer(4); linkedListQueue.offer(2); linkedListQueue.offer(1); //出队 Integer tmp; while((tmp = linkedListQueue.poll()) != null){ System.out.println(tmp); } System.out.println(linkedListQueue.peek()); } }
Deque接口
双端队列接口,继承队列接口,支持在队列两端进行入队和出队操作;
除了Collection接口Queue接口中定义的方法外,Deque还包括以下方法
void addFirst(E e);
将对象e插入到双端队列头部,容间不足时,抛出IllegalStateException
异常;
void addLast(E e);
将对象e插入到双端队列尾部,容间不足时,抛出IllegalStateException
异常;
boolean offerFirst(E e);
将对象e插入到双端队列头部
boolean offerLast(E e);
将对象e插入到双端队列尾部;
E removeFirst();
获取并移除队列第一个元素,队列为空,抛出NoSuchElementException
异常;
E removeLast();
获取并移除队列最后一个元素,队列为空,抛出NoSuchElementException
异常;
E pollFirst();
获取并移除队列第一个元素,队列为空,返回null;
E pollLast();
获取并移除队列最后一个元素,队列为空,返回null;
E getFirst();
获取队列第一个元素,但不移除,队列为空,抛出NoSuchElementException
异常;
E getLast();
获取队列最后一个元素,但不移除,队列为空,抛出NoSuchElementException
异常;
E peekFirst();
获取队列第一个元素,队列为空,返回null;
E peekLast();
获取队列最后一个元素,队列为空,返回null;
boolean removeFirstOccurrence(Object o);
移除第一个满足 (o==null ? e==null : o.equals(e)) 的元素
boolean removeLastOccurrence(Object o);
移除最后一个满足 (o==null ? e==null : o.equals(e)) 的元素
void push(E e);
将对象e插入到双端队列头部;
E pop();
移除并返回双端队列的第一个元素
Iterator<E> descendingIterator();
双端队列尾部到头部的一个迭代器;
AbstractSequentialList类
一个抽象类,基于迭代器实现数据的随机访问,以下方法的含义, 之前也说过,简单地说,就是数据的随机存取(利用了一个索引index);
public E get(int index)
public E set(int index, E element)
public void add(int index, E element)
public E remove(int index)
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)
LinkedList类
LinkedList的具体实现,
LinkedList中有两个关键成员属性,队头结点和队尾结点:
transient Node<E> first; //队头节点 transient Node<E> last; //队尾节点
LinkedList的节点内部类
具体代码如下,每个节点包含上一个节点的引用、下一个节点的引用以及该节点引用的具体对象;
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; } }
至于LinkedList提供的每个方法的含义,在前面队列、双端队列、集合等接口中都有说明了,这里简单的举一两个方法的具体实现,对照源码了解下,其实就是链表的操作:
poll方法,出队操作
public E poll() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : unlinkFirst(f); }
/** * Unlinks non-null first node f. */ private E unlinkFirst(Node<E> f) { // assert f == first && f != null; final E element = f.item; final Node<E> next = f.next; f.item = null; f.next = null; // help GC first = next; if (next == null) last = null; else next.prev = null; size--; modCount++; return element; }
获取并移除双端队列头部元素,如上代码,主要实现在unlinkFirst方法内,首先直接获取被删节点,临时存储其具体引用的对象element和下个引用next,然后将被删节点对象引用和下个节点引用置null给gc回收,改变双端队列队头结点为被删节点的下个引用next,如果next为空,将双端队列的队尾结点last置null,否则将next节点的前引用置null;队列长度减减,操作次数加加(快速失败机制),返回被删节点引用的具体对象;
public E get(int index)方法,随机访问方法
public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item; }
/** * Returns the (non-null) Node at the specified element index. */ 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; } }
LinkedList随机访问性能较差,首先是判断索引index合法性,然后调用node(int index)方法,在node方法中,做了一点优化,先判断要访问节点的索引是在队列的前半部分还是后半部分,如果在前半部分则从队头开始遍历,否则从队尾开始遍历,如上代码所示。
注意事项
适用场合很重要,注意和ArrayList区分开来,根据集合的各自特点以及具体场景,选择合适的List实现;
这里举个简单例子,分别使用ArrayList和LinkedList,测试下两个集合随机访问的性能,可以发现使用LinkedList随机访问的效率较ArrayList差很多;
package com.pichen.basis.col; import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.Iterator; import java.util.LinkedList; import java.util.List; import java.util.ListIterator; import java.util.Stack; import java.util.Vector; public class Test { public static void main(String[] args) { //初始化linkedList和arrayList数据 LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>(); for(int i = 0; i < 10000; i++){ linkedList.offerLast(i); } List<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>(); for(int i = 0; i < 10000; i++){ arrayList.add(i); } long s, e; s = System.currentTimeMillis(); for(int i = 0; i < 10000; i++){ linkedList.get(i); } e = System.currentTimeMillis(); System.out.println("linkedList:" + (e - s) + "ms"); s = System.currentTimeMillis(); for(int i = 0; i < 10000; i++){ arrayList.get(i); } e = System.currentTimeMillis(); System.out.println("arrayList:" + (e - s) + "ms"); } }
结果打印:
linkedList:56ms arrayList:1ms