欧美bbbwbbbw肥妇,免费乱码人妻系列日韩,一级黄片

Java集合 LinkedList的原理及使用詳解

 更新時(shí)間:2020年11月13日 10:41:51   作者:工匠初心  
這篇文章主要介紹了Java集合 LinkedList的原理及使用詳解,文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

LinkedList和ArrayList一樣是集合List的實(shí)現(xiàn)類,雖然較之ArrayList,其使用場(chǎng)景并不多,但同樣有用到的時(shí)候,那么接下來(lái),我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下它。

一. 定義一個(gè)LinkedList

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("鵬魔王");
 tempList.add("獅駝王");
 tempList.add("獼猴王");
 tempList.add("禺賊王");
 tempList.add("美猴王");
 List<String> stringList2 = new LinkedList<>(tempList);
}

上面代碼中采用了兩種方式來(lái)定義LinkedList,可以定義一個(gè)空集合,也可以傳遞已有的集合,將其轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)inkedList。我們看一下源碼

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繼承了AbstractSequentialList類,實(shí)現(xiàn)了List接口,AbstractSequentialList中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了很多方法,如get(int index)、set(int index, E element)、add(int index, E element) 和 remove(int index),這些方法是我們集合操作時(shí)使用最多的,不過(guò)這些方法在LinkedList中都已經(jīng)被重寫了,而抽象方法在LinkedList中有了具體實(shí)現(xiàn)。因此我們回到LinkedList類

LinkedList類中定義了三個(gè)變量

  • size:集合的長(zhǎng)度
  • first:雙向鏈表頭部節(jié)點(diǎn)
  • last:雙向鏈表尾部節(jié)點(diǎn)

針對(duì)first變量和last變量,我們看到是Node類的實(shí)體,這是一個(gè)靜態(tài)內(nèi)部類,關(guān)于靜態(tài)內(nèi)部類的講解,我們?cè)?a target="_blank" href="http://www.dbjr.com.cn/article/164274.htm">static五大應(yīng)用場(chǎng)景一章已經(jīng)有說(shuō)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;
 }
}

我們知道LinkedList是通過(guò)雙向鏈表實(shí)現(xiàn)的,而雙向鏈表就是通過(guò)Node類來(lái)體現(xiàn)的,類中通過(guò)item變量保存了當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的值,通過(guò)next變量指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn),通過(guò)prev變量指向上一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

二. LinkedList常用方法

1. get(int index)

我們知道隨機(jī)讀取元素不是LinkedList所擅長(zhǎng)的,讀取效率比起ArrayList也低得多,那么我來(lái)看一下為什么

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

/**
 * 返回一個(gè)指定索引的非空節(jié)點(diǎn).
 */
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;
 }
}

從上述代碼中我們可以看到get(int index)方法是通過(guò)node(int index)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,它的實(shí)現(xiàn)機(jī)制是:

比較傳入的索引參數(shù)index與集合長(zhǎng)度size/2,如果是index小,那么從第一個(gè)順序循環(huán),直到找到為止;如果index大,那么從最后一個(gè)倒序循環(huán),直到找到為止。也就是說(shuō)越靠近中間的元素,調(diào)用get(int index方法遍歷的次數(shù)越多,效率也就越低,而且隨著集合的越來(lái)越大,get(int index)執(zhí)行性能也會(huì)指數(shù)級(jí)降低。因此在使用LinkedList的時(shí)候,我們不建議使用這種方式讀取數(shù)據(jù),可以使用getFirst(),getLast()方法,將直接用到類中的first和last變量。

2. add(E e) 和 add(int index, E element)

大家都在說(shuō)LinkedList插入、刪除操作效率比較高,以stringList.add(“豬八戒”)為例來(lái)看到底發(fā)生了什么?

在LinkedList中我們找到add(E e)方法的源碼

public boolean add(E e) {
 linkLast(e);
 return true;
}

/**
 * 設(shè)置元素e為最后一個(gè)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;
 else
  l.next = newNode;
 size++;
 modCount++;
}

很好理解:

情況1:假如stringList為空,那么添加進(jìn)來(lái)的node就是first,也是last,這個(gè)node的prev和next都為null;

情況2:假如stringList不為空,那么添加進(jìn)來(lái)的node就是last,node的prev指向以前的最后一個(gè)元素,node的next為null;同時(shí)以前的最后一個(gè)元素的next.

而如果通過(guò)stringList.add(1, “豬八戒”)這種方式將元素添加到集合中呢?

//在指定位置添加一個(gè)元素
public void add(int index, E element) {
 checkPositionIndex(index);
 if (index == size)
  linkLast(element);
 else
  linkBefore(element, node(index));
}

/**
 * 在一個(gè)非空節(jié)點(diǎn)前插入一個(gè)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;
 else
  pred.next = newNode;
 size++;
 modCount++;
}

其實(shí)從代碼中看到和add(E e)的代碼實(shí)現(xiàn)沒有本質(zhì)區(qū)別,都是通過(guò)新建一個(gè)Node實(shí)體,同時(shí)指定其prev和next來(lái)實(shí)現(xiàn),不同點(diǎn)在于需要調(diào)用node(int index)通過(guò)傳入的index來(lái)定位到要插入的位置,這個(gè)也是比較耗時(shí)的,參考上面的get(int index)方法。

其實(shí)看到這里,大家也都明白了。

LinkedList插入效率高是相對(duì)的,因?yàn)樗∪チ薃rrayList插入數(shù)據(jù)可能的數(shù)組擴(kuò)容和數(shù)據(jù)元素移動(dòng)時(shí)所造成的開銷,但數(shù)據(jù)擴(kuò)容和數(shù)據(jù)元素移動(dòng)卻并不是時(shí)時(shí)刻刻都在發(fā)生的。

3. remove(Object o) 和 remove(int index)

這里removeFirst()和removeLast()就不多說(shuō)了,會(huì)用到類中定義的first和last變量,非常簡(jiǎn)單,我們看一下remove(Object o) 和 remove(int index)源碼

//刪除某個(gè)對(duì)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;
}
//刪除某個(gè)位置的元素
public E remove(int index) {
 checkElementIndex(index);
 return unlink(node(index));
}
//刪除某節(jié)點(diǎn),并將該節(jié)點(diǎn)的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)(如果有)和下一個(gè)節(jié)點(diǎn)(如果有)關(guān)聯(lián)起來(lái)
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;
}

其實(shí)實(shí)現(xiàn)都非常簡(jiǎn)單,先找到要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn),remove(Object o)方法遍歷整個(gè)集合,通過(guò) == 或 equals方法進(jìn)行判斷;remove(int index)通過(guò)node(index)方法。

4. LinkedList遍歷

我們主要列舉一下三種常用的遍歷方式,

普通for循環(huán),增強(qiáng)for循環(huán),Iterator迭代器

public static void main(String[] args) {
 LinkedList<Integer> list = getLinkedList();
 //通過(guò)快速隨機(jī)訪問(wèn)遍歷LinkedList
 listByNormalFor(list);
 //通過(guò)增強(qiáng)for循環(huán)遍歷LinkedList
 listByStrengThenFor(list);
 //通過(guò)快迭代器遍歷LinkedList
 listByIterator(list);
}

/**
 * 構(gòu)建一個(gè)LinkedList集合,包含元素50000個(gè)
 * @return
 */
private static LinkedList<Integer> getLinkedList() {
 LinkedList list = new LinkedList();
 for (int i = 0; i < 50000; i++){
  list.add(i);
 }
 return list;
}

/**
 * 通過(guò)快速隨機(jī)訪問(wèn)遍歷LinkedList
 */
private static void listByNormalFor(LinkedList<Integer> list) {
 // 記錄開始時(shí)間
 long start = System.currentTimeMillis();
 int size = list.size();
 for (int i = 0; i < size; i++) {
  list.get(i);
 }
 // 記錄用時(shí)
 long interval = System.currentTimeMillis() - start;
 System.out.println("listByNormalFor:" + interval + " ms");
}

/**
 * 通過(guò)增強(qiáng)for循環(huán)遍歷LinkedList
 * @param list
 */
public static void listByStrengThenFor(LinkedList<Integer> list){
 // 記錄開始時(shí)間
 long start = System.currentTimeMillis();
 for (Integer i : list) { }
 // 記錄用時(shí)
 long interval = System.currentTimeMillis() - start;
 System.out.println("listByStrengThenFor:" + interval + " ms");
}

/**
 * 通過(guò)快迭代器遍歷LinkedList
 */
private static void listByIterator(LinkedList<Integer> list) {
 // 記錄開始時(shí)間
 long start = System.currentTimeMillis();
 for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext();) {
  iter.next();
 }
 // 記錄用時(shí)
 long interval = System.currentTimeMillis() - start;
 System.out.println("listByIterator:" + interval + " ms");
}

執(zhí)行結(jié)果如下:

listByNormalFor:1067 ms
listByStrengThenFor:3 ms
listByIterator:2 ms

通過(guò)普通for循環(huán)隨機(jī)訪問(wèn)的方式執(zhí)行時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于迭代器訪問(wèn)方式,這個(gè)我們可以理解,在前面的get(int index)方法中已經(jīng)有過(guò)說(shuō)明,那么為什么增強(qiáng)for循環(huán)能做到迭代器遍歷差不多的效率?

通過(guò)反編譯工具后得到如下代碼

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");
}

很明顯了,增強(qiáng)for循環(huán)遍歷時(shí)也調(diào)用了迭代器Iterator,不過(guò)多了一個(gè)賦值的過(guò)程。

還有類似于pollFirst(),pollLast()取值后刪除的方法也能達(dá)到部分的遍歷效果。

三. 總結(jié)

本文基于java8從定義一個(gè)LinkList入手,逐步展開,從源碼角度分析LinkedList雙向鏈表的結(jié)構(gòu)是如何構(gòu)建的,同時(shí)針對(duì)其常用方法進(jìn)行分析,包括get,add,remove以及常用的遍歷方法,并簡(jiǎn)單的說(shuō)明了它的插入、刪除操作為何相對(duì)高效,而取值操作性能相對(duì)較低,若有不對(duì)之處,請(qǐng)批評(píng)指正,望共同進(jìn)步,謝謝!

到此這篇關(guān)于Java集合 LinkedList的原理及使用詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java LinkedList內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

相關(guān)文章

最新評(píng)論