簡介
LinkedList是一個實現了List介面和Deque介面的雙端連結串列。 LinkedList底層的連結串列結構使它支援高效的插入和刪除操作，另外它實現了Deque介面，使得LinkedList類也具有佇列的特性; LinkedList不是執行緒安全的，如果想使LinkedList變成執行緒安全的，可以呼叫靜態類Collections類中的synchronizedList方法：
List list=Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
複製程式碼內部結構分析
如下圖所示：
private static class Node<E> {
E item;//節點值
Node<E> next;//前驅節點
Node<E> prev;//後繼節點
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
複製程式碼這個類就代表雙端連結串列的節點Node。這個類有三個屬性，分別是前驅節點，本節點的值，後繼結點。
LinkedList原始碼分析
構造方法
空構造方法：
public LinkedList() {
}
複製程式碼用已有的集合建立連結串列的構造方法：
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
複製程式碼新增（add）方法
add(E e) 方法：將元素新增到連結串列尾部
public boolean add(E e) {
linkLast(e);//這裡就只呼叫了這一個方法
return true;
}
複製程式碼 /**
* 連結使e作為最後一個元素。
*/
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;//新建節點
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;//指向後繼元素也就是指向下一個元素
size++;
modCount++;
}
複製程式碼add(int index,E e)：在指定位置新增元素
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index); //檢查索引是否處於[0-size]之間
if (index == size)//新增在連結串列尾部
linkLast(element);
else//新增在連結串列中間
linkBefore(element, node(index));
}
複製程式碼linkBefore方法需要給定兩個引數，一個插入節點的值，一個指定的node，所以我們又呼叫了Node(index)去找到index對應的node
addAll(Collection c )：將集合插入到連結串列尾部
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
複製程式碼addAll(int index, Collection c)： 將集合從指定位置開始插入
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
//1:檢查index範圍是否在size之內
checkPositionIndex(index);
//2:toArray()方法把集合的資料存到物件陣列中
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
if (numNew == 0)
return false;
//3：得到插入位置的前驅節點和後繼節點
Node<E> pred, succ;
//如果插入位置為尾部，前驅節點為last，後繼節點為null
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
}
//否則，呼叫node()方法得到後繼節點，再得到前驅節點
else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
// 4：遍歷資料將資料插入
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
//建立新節點
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
//如果插入位置在連結串列頭部
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
pred = newNode;
}
//如果插入位置在尾部，重置last節點
if (succ == null) {
last = pred;
}
//否則，將插入的連結串列與先前連結串列連線起來
else {
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
複製程式碼上面可以看出addAll方法通常包括下面四個步驟：
- 檢查index範圍是否在size之內
- toArray()方法把集合的資料存到物件陣列中
- 得到插入位置的前驅和後繼節點
- 遍歷資料，將資料插入到指定位置
addFirst(E e)： 將元素新增到連結串列頭部
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
複製程式碼private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first;
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);//新建節點，以頭節點為後繼節點
first = newNode;
//如果連結串列為空，last節點也指向該節點
if (f == null)
last = newNode;
//否則，將頭節點的前驅指標指向新節點，也就是指向前一個元素
else
f.prev = newNode;
size++;
modCount++;
}
複製程式碼addLast(E e)： 將元素新增到連結串列尾部，與 add(E e) 方法一樣
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
複製程式碼根據位置取資料的方法
get(int index)：：根據指定索引返回資料
public E get(int index) {
//檢查index範圍是否在size之內
checkElementIndex(index);
//呼叫Node(index)去找到index對應的node然後返回它的值
return node(index).item;
}
複製程式碼獲取頭節點（index=0）資料方法:
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
public E element() {
return getFirst();
}
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
public E peekFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
複製程式碼區別： getFirst(),element(),peek(),peekFirst() 這四個獲取頭結點方法的區別在於對連結串列為空時的處理，是丟擲異常還是返回null，其中getFirst() 和element() 方法將會在連結串列為空時，丟擲異常
element()方法的內部就是使用getFirst()實現的。它們會在連結串列為空時，丟擲NoSuchElementException 獲取尾節點（index=-1）資料方法:
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
public E peekLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
}
複製程式碼兩者區別： getLast() 方法在連結串列為空時，會丟擲NoSuchElementException，而peekLast() 則不會，只是會返回 null。
根據物件得到索引的方法
int indexOf(Object o)： 從頭遍歷找
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) {
//從頭遍歷
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null)
return index;
index++;
}
} else {
//從頭遍歷
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}
複製程式碼int lastIndexOf(Object o)： 從尾遍歷找
public int lastIndexOf(Object o) {
int index = size;
if (o == null) {
//從尾遍歷
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (x.item == null)
return index;
}
} else {
//從尾遍歷
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (o.equals(x.item))
return index;
}
}
return -1;
}
複製程式碼檢查連結串列是否包含某物件的方法：
contains(Object o)： 檢查物件o是否存在於連結串列中
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
複製程式碼### 刪除（remove/pop）方法 remove() ,removeFirst(),pop(): 刪除頭節點
public E pop() {
return removeFirst();
}
public E remove() {
return removeFirst();
}
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
複製程式碼removeLast(),pollLast(): 刪除尾節點
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
複製程式碼區別： removeLast()在連結串列為空時將丟擲NoSuchElementException，而pollLast()方法返回null。
remove(Object o): 刪除指定元素
public boolean remove(Object o) {
//如果刪除物件為null
if (o == null) {
//從頭開始遍歷
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
//找到元素
if (x.item == null) {
//從連結串列中移除找到的元素
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
//從頭開始遍歷
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
//找到元素
if (o.equals(x.item)) {
//從連結串列中移除找到的元素
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
複製程式碼當刪除指定物件時，只需呼叫remove(Object o)即可，不過該方法一次只會刪除一個匹配的物件，如果刪除了匹配物件，返回true，否則false。
unlink(Node x) 方法：
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;//得到後繼節點
final Node<E> prev = x.prev;//得到前驅節點
//刪除前驅指標
if (prev == null) {
first = next;如果刪除的節點是頭節點,令頭節點指向該節點的後繼節點
} else {
prev.next = next;//將前驅節點的後繼節點指向後繼節點
x.prev = null;
}
//刪除後繼指標
if (next == null) {
last = prev;//如果刪除的節點是尾節點,令尾節點指向該節點的前驅節點
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
複製程式碼remove(int index)：刪除指定位置的元素
public E remove(int index) {
//檢查index範圍
checkElementIndex(index);
//將節點刪除
return unlink(node(index));
}
複製程式碼LinkedList類常用方法測試：
package list;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
public class LinkedListDemo {
public static void main(String[] srgs) {
//建立存放int型別的linkedList
LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
/************************** linkedList的基本操作 ************************/
linkedList.addFirst(0); // 新增元素到列表開頭
linkedList.add(1); // 在列表結尾新增元素
linkedList.add(2, 2); // 在指定位置新增元素
linkedList.addLast(3); // 新增元素到列表結尾
System.out.println("LinkedList（直接輸出的）: " + linkedList);
System.out.println("getFirst()獲得第一個元素: " + linkedList.getFirst()); // 返回此列表的第一個元素
System.out.println("getLast()獲得第最後一個元素: " + linkedList.getLast()); // 返回此列表的最後一個元素
System.out.println("removeFirst()刪除第一個元素並返回: " + linkedList.removeFirst()); // 移除並返回此列表的第一個元素
System.out.println("removeLast()刪除最後一個元素並返回: " + linkedList.removeLast()); // 移除並返回此列表的最後一個元素
System.out.println("After remove:" + linkedList);
System.out.println("contains()方法判斷列表是否包含1這個元素:" + linkedList.contains(1)); // 判斷此列表包含指定元素，如果是，則返回true
System.out.println("該linkedList的大小 : " + linkedList.size()); // 返回此列表的元素個數
/************************** 位置訪問操作 ************************/
System.out.println("-----------------------------------------");
linkedList.set(1, 3); // 將此列表中指定位置的元素替換為指定的元素
System.out.println("After set(1, 3):" + linkedList);
System.out.println("get(1)獲得指定位置（這裡為1）的元素: " + linkedList.get(1)); // 返回此列表中指定位置處的元素
/************************** Search操作 ************************/
System.out.println("-----------------------------------------");
linkedList.add(3);
System.out.println("indexOf(3): " + linkedList.indexOf(3)); // 返回此列表中首次出現的指定元素的索引
System.out.println("lastIndexOf(3): " + linkedList.lastIndexOf(3));// 返回此列表中最後出現的指定元素的索引
/************************** Queue操作 ************************/
System.out.println("-----------------------------------------");
System.out.println("peek(): " + linkedList.peek()); // 獲取但不移除此列表的頭
System.out.println("element(): " + linkedList.element()); // 獲取但不移除此列表的頭
linkedList.poll(); // 獲取並移除此列表的頭
System.out.println("After poll():" + linkedList);
linkedList.remove();
System.out.println("After remove():" + linkedList); // 獲取並移除此列表的頭
linkedList.offer(4);
System.out.println("After offer(4):" + linkedList); // 將指定元素新增到此列表的末尾
/************************** Deque操作 ************************/
System.out.println("-----------------------------------------");
linkedList.offerFirst(2); // 在此列表的開頭插入指定的元素
System.out.println("After offerFirst(2):" + linkedList);
linkedList.offerLast(5); // 在此列表末尾插入指定的元素
System.out.println("After offerLast(5):" + linkedList);
System.out.println("peekFirst(): " + linkedList.peekFirst()); // 獲取但不移除此列表的第一個元素
System.out.println("peekLast(): " + linkedList.peekLast()); // 獲取但不移除此列表的第一個元素
linkedList.pollFirst(); // 獲取並移除此列表的第一個元素
System.out.println("After pollFirst():" + linkedList);
linkedList.pollLast(); // 獲取並移除此列表的最後一個元素
System.out.println("After pollLast():" + linkedList);
linkedList.push(2); // 將元素推入此列表所表示的堆疊（插入到列表的頭）
System.out.println("After push(2):" + linkedList);
linkedList.pop(); // 從此列表所表示的堆疊處彈出一個元素（獲取並移除列表第一個元素）
System.out.println("After pop():" + linkedList);
linkedList.add(3);
linkedList.removeFirstOccurrence(3); // 從此列表中移除第一次出現的指定元素（從頭部到尾部遍歷列表）
System.out.println("After removeFirstOccurrence(3):" + linkedList);
linkedList.removeLastOccurrence(3); // 從此列表中移除最後一次出現的指定元素（從頭部到尾部遍歷列表）
System.out.println("After removeFirstOccurrence(3):" + linkedList);
/************************** 遍歷操作 ************************/
System.out.println("-----------------------------------------");
linkedList.clear();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
linkedList.add(i);
}
// 迭代器遍歷
long start = System.currentTimeMillis();
Iterator<Integer> iterator = linkedList.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
iterator.next();
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("Iterator：" + (end - start) + " ms");
// 順序遍歷(隨機遍歷)
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {
linkedList.get(i);
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("for：" + (end - start) + " ms");
// 另一種for迴圈遍歷
start = System.currentTimeMillis();
for (Integer i : linkedList)
;
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("for2：" + (end - start) + " ms");
// 通過pollFirst()或pollLast()來遍歷LinkedList
LinkedList<Integer> temp1 = new LinkedList<>();
temp1.addAll(linkedList);
start = System.currentTimeMillis();
while (temp1.size() != 0) {
temp1.pollFirst();
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("pollFirst()或pollLast()：" + (end - start) + " ms");
// 通過removeFirst()或removeLast()來遍歷LinkedList
LinkedList<Integer> temp2 = new LinkedList<>();
temp2.addAll(linkedList);
start = System.currentTimeMillis();
while (temp2.size() != 0) {
temp2.removeFirst();
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("removeFirst()或removeLast()：" + (end - start) + " ms");
}
}
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