java集合 linkedlist的原理及使用 -凯发k8官方网

1.linkedlist的概述
2.linkedlist的常用方法
3.linkedlist的三种便利方式
4.linkedlist的总结

linkedlist和arraylist一样是集合list的实现类，虽然较之arraylist，其使用场景并不多，但同样有用到的时候，那么接下来，我们来认识一下它。

public static void main(string[] args) {list<string> stringlist = new linkedlist<>();list<string> templist = new arraylist<>();templist.add("牛魔王");templist.add("蛟魔王");templist.add("鹏魔王");templist.add("狮驼王");templist.add("猕猴王");templist.add("禺贼王");templist.add("美猴王");list<string> stringlist2 = new linkedlist<>(templist); }

上面代码中采用了两种方式来定义linkedlist，可以定义一个空集合，也可以传递已有的集合，将其转化为linkedlist。我们看一下源码

public class linkedlist<e> extends abstractsequentiallist<e> implements list<e>, deque<e>, cloneable, java.io.serializable{transient int size = 0;/*** pointer to first node.* invariant: (first == null && last == null) ||* (first.prev == null && first.item != null)*/transient node<e> first;/*** pointer to last node.* invariant: (first == null && last == null) ||* (last.next == null && last.item != null)*/transient node<e> last;/*** constructs an empty list.*/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*/public linkedlist(collection<? extends e> c) {this();addall(c);} }

linkedlist继承了abstractsequentiallist类，实现了list接口，abstractsequentiallist中已经实现了很多方法，如get(int index)、set(int index, e element)、add(int index, e element)和 remove(int index)，这些方法是我们集合操作时使用最多的，不过这些方法在linkedlist中都已经被重写了，而抽象方法在linkedlist中有了具体实现。因此我们回到linkedlist类
linkedlist类中定义了三个变量
size：集合的长度
first：双向链表头部节点
last：双向链表尾部节点

针对first变量和last变量，我们看到是node类的实体，这是一个静态内部类，关于静态内部类的讲解，我们在static五大应用场景一章已经有说明

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;} }

我们知道linkedlist是通过双向链表实现的，而双向链表就是通过node类来体现的，类中通过item变量保存了当前节点的值，通过next变量指向下一个节点，通过prev变量指向上一个节点。

1.get方法

1 . get(int index)我们知道随机读取元素不是linkedlist所擅长的，读取效率比起arraylist也低得多，那么我来看一下为什么

public e get(int index) {checkelementindex(index);return node(index).item; }/*** 返回一个指定索引的非空节点.*/ 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;} }

从上述代码中我们可以看到get(int index)方法是通过node(int index)来实现的，它的实现机制是：
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。也就是说越靠近中间的元素，调用get(int index)方法遍历的次数越多，效率也就越低，而且随着集合的越来越大，get(int index)执行性能也会指数级降低。因此在使用linkedlist的时候，我们不建议使用这种方式读取数据，可以使用getfirst()，getlast()方法，将直接用到类中的first和last变量。

2.add方法

2 . add(e e)和 add(int index, e element)大家都在说linkedlist插入、删除操作效率比较高，以

stringlist.add(“猪八戒”)为例来看到底发生了什么？在linkedlist中我们找到add(e e)方法的源码public boolean add(e e) {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;elsel.next = newnode;size;modcount; }

很好理解：

情况1：假如stringlist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;

情况2：假如stringlist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.

而如果通过stringlist.add(1, “猪八戒”)这种方式将元素添加到集合中呢？

//在指定位置添加一个元素 public void add(int index, e element) {checkpositionindex(index);if (index == size)linklast(element);elselinkbefore(element, node(index)); }/*** 在一个非空节点前插入一个元素*/ void linkbefore(e e, node<e> succ) {// assert succ != null;final node<e> pred = succ.prev;final node<e> newnode = new node<>(pred, e, succ);succ.prev = newnode;if (pred == null)first = newnode;elsepred.next = newnode;size;modcount; }

其实从代码中看到和add(e e)的代码实现没有本质区别，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，这个也是比较耗时的，参考上面的get(int index)方法。

其实看到这里，大家也都明白了。
linkedlist插入效率高是相对的，因为它省去了arraylist插入数据可能的数组扩容和数据元素移动时所造成的开销，但数据扩容和数据元素移动却并不是时时刻刻都在发生的。

3 .remove(object o)和 remove(int index)这里removefirst()和removelast()就不多说了，会用到类中定义的first和last变量，非常简单，我们看一下remove(object o) 和 remove(int index)源码

//删除某个对象 public boolean remove(object o) {if (o == null) {for (node<e> x = first; x != null; x = x.next) {if (x.item == null) {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; } //删除某个位置的元素 public e remove(int index) {checkelementindex(index);return unlink(node(index)); } //删除某节点，并将该节点的上一个节点（如果有）和下一个节点（如果有）关联起来 e unlink(node<e> x) {final e element = x.item;final node<e> next = x.next;final node<e> prev = x.prev;if (prev == null) {first = next;} else {prev.next = next;x.prev = null;}if (next == null) {last = prev;} else {next.prev = prev;x.next = null;}x.item = null;size--;modcount;return element; } 其实实现都非常简单，先找到要删除的节点，remove(object o)方法遍历整个集合，通过 == 或 equals方法进行判断；remove(int index)通过node(index)方法。

4. linkedlist遍历

我们主要列举一下三种常用的遍历方式，
普通for循环，增强for循环，iterator迭代器

public static void main(string[] args) {linkedlist<integer> list = getlinkedlist();//通过快速随机访问遍历linkedlistlistbynormalfor(list);//通过增强for循环遍历linkedlistlistbystrengthenfor(list);//通过快迭代器遍历linkedlistlistbyiterator(list); }/*** 构建一个linkedlist集合,包含元素50000个* @return*/ private static linkedlist<integer> getlinkedlist() {linkedlist list = new linkedlist();for (int i = 0; i < 50000; i){list.add(i);}return list; }/*** 通过快速随机访问遍历linkedlist*/ private static void listbynormalfor(linkedlist<integer> list) {// 记录开始时间long start = system.currenttimemillis();int size = list.size();for (int i = 0; i < size; i) {list.get(i);}// 记录用时long interval = system.currenttimemillis() - start;system.out.println("listbynormalfor：" interval " ms"); }/*** 通过增强for循环遍历linkedlist* @param list*/ public static void listbystrengthenfor(linkedlist<integer> list){// 记录开始时间long start = system.currenttimemillis();for (integer i : list) { }// 记录用时long interval = system.currenttimemillis() - start;system.out.println("listbystrengthenfor：" interval " ms"); }/*** 通过快迭代器遍历linkedlist*/ private static void listbyiterator(linkedlist<integer> list) {// 记录开始时间long start = system.currenttimemillis();for(iterator iter = list.iterator(); iter.hasnext();) {iter.next();}// 记录用时long interval = system.currenttimemillis() - start;system.out.println("listbyiterator：" interval " ms"); } 结果如下： listbynormalfor：1067 ms listbystrengthenfor：3 ms listbyiterator：2 ms

通过普通for循环随机访问的方式执行时间远远大于迭代器访问方式，这个我们可以理解，在前面的get(int index)方法中已经有过说明，那么为什么增强for循环能做到迭代器遍历差不多的效率？

通过反编译工具后得到如下代码：

public static void listbystrengthenfor(linkedlist<integer> list){long start = system.currenttimemillis();integer localinteger;for (iterator localiterator = list.iterator(); localiterator.hasnext(); localinteger = (integer)localiterator.next()) {}long interval = system.currenttimemillis() - start;system.out.println("listbystrengthenfor：" interval " ms"); }

很明显了，增强for循环遍历时也调用了迭代器iterator，不过多了一个赋值的过程。
还有类似于pollfirst()，polllast()取值后删除的方法也能达到部分的遍历效果。

本文参考：java集合 linkedlist的原理及使用

总结

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