자바 개선 장 (22) ----- LinkedList

1. 개요

LinkedList는 ArrayList와 마찬가지로 List 인터페이스를 구현합니다. 단, ArrayList는 List 인터페이스의 가변 크기 배열 구현이고 LinkedList는 연결 목록 구현입니다. 목록 인터페이스의 Linked List 구현에 따르면 삽입 및 삭제 시 LinkedList가 ArrayList보다 우수하고 임의 액세스는 ArrayList보다 열등합니다.

 LinkedList는 모든 선택적 목록 작업을 구현하고 null을 포함한 모든 요소를 ​​허용합니다.

LinkedList 클래스는 List 인터페이스 구현 외에도 목록의 시작과 끝에서 요소 가져오기, 제거 및 삽입을 위한 통합된 명명 방법도 제공합니다. 이러한 작업을 통해 연결된 목록을 스택, 큐 또는 데크로 사용할 수 있습니다.

이 클래스는 Deque 인터페이스를 구현하여 추가 및 폴링을 위한 선입선출 대기열 작업과 기타 스택 및 이중 종료 대기열을 제공합니다. 운영.

 모든 작업은 이중 연결 목록에 필요한 대로 수행됩니다. 목록의 인덱싱은 목록을 처음이나 끝(지정된 인덱스에 가까운 끝부터)으로 순회합니다.

또한 ArrayList와 마찬가지로 이 구현은 동기화되지 않습니다.

(위 내용은 JDK 6.0 API에서 가져옴).

2. 소스코드 분석

2.1.

 먼저 LinkedList의 정의를 살펴보겠습니다.

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

이 코드에서 LinkedList가 AbstractSequentialList를 상속하고 List, Deque, Cloneable 및 Serialized를 구현한다는 것을 명확하게 볼 수 있습니다. AbstractSequentialList는 List 인터페이스의 백본 구현을 제공하므로 "순차 액세스" 데이터 저장소(예: 연결된 목록)에서 지원하는 이 인터페이스를 구현하는 데 필요한 작업을 최소화하고 List 인터페이스 구현의 복잡성을 줄입니다. 선형 데크 컬렉션은 양쪽 끝에서 요소의 삽입 및 제거를 지원하고 양방향 큐의 작업을 정의합니다.

                                                                                     ~

private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null);
private transient int size = 0;

 

여기서 size는 LinkedList 및 헤더의 크기를 나타냅니다. 연결된 목록의 헤더를 나타내며 항목은 노드 개체입니다.

private static class Entry<E> {
        E element;        //元素节点
        Entry<E> next;    //下一个元素
        Entry<E> previous;  //上一个元素

        Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {
            this.element = element;
            this.next = next;
            this.previous = previous;
        }
    }

위는 Entry 객체의 소스코드입니다. , Entry는 저장된 요소를 정의하는 LinkedList의 내부 클래스입니다. 이 요소의 이전 요소와 다음 요소는 일반적인 이중 연결 목록 정의 방법입니다.

2.3, 구성 메서드

linkedList에는 두 가지 구성 메서드 linkedLis() 및 linkedList(컬렉션)가 증가했습니다. 9782a98a707f360ad46f4a2b6c2ffaa3 c): 해당 컬렉션의 반복자가 반환한 대로 지정된 컬렉션의 요소를 포함하는 목록을 구성합니다. 순서대로 정렬 . 생성자는 먼저 LinkedList()를 호출하여 빈 목록을 생성한 다음 addAll() 메서드를 호출하여 컬렉션의 모든 요소를 ​​목록에 추가합니다. 다음은 addAll()의 소스코드이다:

/**
     *  添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾，顺序是指定 collection 的迭代器返回这些元素的顺序。
     */
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        return addAll(size, c);
    }
    
    /**
     * 将指定 collection 中的所有元素从指定位置开始插入此列表。其中index表示在其中插入指定collection中第一个元素的索引
     */
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        //若插入的位置小于0或者大于链表长度，则抛出IndexOutOfBoundsException异常
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size);
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;    //插入元素的个数
        //若插入的元素为空，则返回false
        if (numNew == 0)
            return false;
        //modCount:在AbstractList中定义的，表示从结构上修改列表的次数
        modCount++;
        //获取插入位置的节点，若插入的位置在size处，则是头节点，否则获取index位置处的节点
        Entry<E> successor = (index == size ? header : entry(index));
        //插入位置的前一个节点，在插入过程中需要修改该节点的next引用：指向插入的节点元素
        Entry<E> predecessor = successor.previous;
        //执行插入动作
        for (int i = 0; i < numNew; i++) {
            //构造一个节点e，这里已经执行了插入节点动作同时修改了相邻节点的指向引用
            //
            Entry<E> e = new Entry<E>((E) a[i], successor, predecessor);
            //将插入位置前一个节点的下一个元素引用指向当前元素
            predecessor.next = e;
            //修改插入位置的前一个节点，这样做的目的是将插入位置右移一位，保证后续的元素是插在该元素的后面，确保这些元素的顺序
            predecessor = e;
        }
        successor.previous = predecessor;
        //修改容量大小
        size += numNew;
        return true;
    }

addAll () 메소드에는 두 가지 메소드가 있는데, 하나는 LinkedList의 private 메소드로 index 위치에서 node 요소를 찾는 데 주로 사용되는 Entry(int index)입니다.

/**
     * 返回指定位置(若存在)的节点元素
     */
    private Entry<E> entry(int index) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: "
                    + size);
        //头部节点
        Entry<E> e = header;
        //判断遍历的方向
        if (index < (size >> 1)) {
            for (int i = 0; i <= index; i++)
                e = e.next;
        } else {
            for (int i = size; i > index; i--)
                e = e.previous;
        }
        return e;
    }

       从该方法有两个遍历方向中我们也可以看出LinkedList是双向链表，这也是在构造方法中为什么需要将header的前、后节点均指向自己。

       如果对数据结构有点了解，对上面所涉及的内容应该问题，我们只需要清楚一点：LinkedList是双向链表，其余都迎刃而解。

由于篇幅有限，下面将就LinkedList中几个常用的方法进行源码分析。

       2.4、增加方法

       add(E e): 将指定元素添加到此列表的结尾。

public boolean add(E e) {
    addBefore(e, header);
        return true;
    }

       该方法调用addBefore方法，然后直接返回true，对于addBefore()而已，它为LinkedList的私有方法。

private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {
        //利用Entry构造函数构建一个新节点 newEntry，
        Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);
        //修改newEntry的前后节点的引用，确保其链表的引用关系是正确的
        newEntry.previous.next = newEntry;
        newEntry.next.previous = newEntry;
        //容量+1
        size++;
        //修改次数+1
        modCount++;
        return newEntry;
    }

       在addBefore方法中无非就是做了这件事：构建一个新节点newEntry，然后修改其前后的引用。

       LinkedList还提供了其他的增加方法：

       add(int index, E element)：在此列表中指定的位置插入指定的元素。

       addAll(Collection2d4902c92e1e7bfd574f59708c57776a c)：添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾，顺序是指定 collection 的迭代器返回这些元素的顺序。

       addAll(int index, Collection2d4902c92e1e7bfd574f59708c57776a c)：将指定 collection 中的所有元素从指定位置开始插入此列表。

       AddFirst(E e): 将指定元素插入此列表的开头。

       addLast(E e): 将指定元素添加到此列表的结尾。

       2.5、移除方法

       remove(Object o)：从此列表中移除首次出现的指定元素（如果存在）。该方法的源代码如下：

public boolean remove(Object o) {
        if (o==null) {
            for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
                if (e.element==null) {
                    remove(e);
                    return true;
                }
            }
        } else {
            for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
                if (o.equals(e.element)) {
                    remove(e);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

       该方法首先会判断移除的元素是否为null，然后迭代这个链表找到该元素节点，最后调用remove(Entry1a4db2c2c2313771e5742b6debf617a1 e)，remove(Entry1a4db2c2c2313771e5742b6debf617a1 e)为私有方法，是LinkedList中所有移除方法的基础方法，如下：

private E remove(Entry<E> e) {
        if (e == header)
            throw new NoSuchElementException();

        //保留被移除的元素：要返回
        E result = e.element;
        
        //将该节点的前一节点的next指向该节点后节点
        e.previous.next = e.next;
        //将该节点的后一节点的previous指向该节点的前节点
        //这两步就可以将该节点从链表从除去：在该链表中是无法遍历到该节点的
        e.next.previous = e.previous;
        //将该节点归空
        e.next = e.previous = null;
        e.element = null;
        size--;
        modCount++;
        return result;
    }

       其他的移除方法：

       clear()： 从此列表中移除所有元素。

       remove()：获取并移除此列表的头（第一个元素）。

       remove(int index)：移除此列表中指定位置处的元素。

       remove(Objec o)：从此列表中移除首次出现的指定元素（如果存在）。

       removeFirst()：移除并返回此列表的第一个元素。

       removeFirstOccurrence(Object o)：从此列表中移除第一次出现的指定元素（从头部到尾部遍历列表时）。

 removeLast(): 이 목록의 마지막 요소를 제거하고 반환합니다.

removeLastOccurrence(Object o): 이 목록에서 지정된 요소의 마지막 항목을 제거합니다(목록을 처음부터 끝까지 탐색하는 경우).

                                                                                                                  비교한 후 현재 값을 반환합니다.

      get(int index): 이 목록의 지정된 위치에 있는 요소를 반환합니다.

    getFirst(): 이 목록의 첫 번째 요소를 반환합니다.

    getLast(): 이 목록의 마지막 요소를 반환합니다.

 indexOf(Object o): 이 목록에서 지정된 요소가 처음 나타나는 인덱스를 반환하거나 해당 요소가 이 목록에 포함되지 않은 경우 -1을 반환합니다. 목록.

 lastIndexOf(Object o): 이 목록에 나타나는 마지막으로 지정된 요소의 인덱스를 반환하거나, 이 요소가 이 목록에 포함되지 않은 경우 -1을 반환합니다. .

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