LinkedList源码分析

1.简介

源码基于android 23.

  • 继承于AbstractSequentialList<E>,实现了List<E>, Deque<E>, Queue<E>, Cloneable, Serializable接口
  • 基于双向循环链表
  • 支持null
  • 在有类似队列操作时很有用处,也可使用在你的list中有一个或者0个元素时但是你还想list拥有扩展更多元素的能力。
  • 在没有队列操作时使用ArrayList是比较好的选择
/**
 * LinkedList is an implementation of {@link List}, backed by a doubly-linked list.
 * All optional operations including adding, removing, and replacing elements are supported.
 *
 * <p>All elements are permitted, including null.
 *
 * <p>This class is primarily useful if you need queue-like behavior. It may also be useful
 * as a list if you expect your lists to contain zero or one element, but still require the
 * ability to scale to slightly larger numbers of elements. In general, though, you should
 * probably use {@link ArrayList} if you don't need the queue-like behavior.
 *
 * @since 1.2
 */

2.成员变量

    transient int size = 0;

    transient Link<E> voidLink;

    private static final class Link<ET> {
        ET data;

        Link<ET> previous, next;

        Link(ET o, Link<ET> p, Link<ET> n) {
            data = o;
            previous = p;
            next = n;
        }
    }

3.构造方法

voidLink作为链接指针,最后元素的next指向voidLink的previous,
voidLink的next指向第一个元素的previous
 public LinkedList() {
        voidLink = new Link<E>(null, null, null);
        voidLink.previous = voidLink;
        voidLink.next = voidLink;
    }
 public LinkedList(Collection<? extends E> collection) {
        this();
        addAll(collection);
    }

4.方法

1.add

   public void addFirst(E object) {
        addFirstImpl(object);
    } 
    private boolean addFirstImpl(E object) {
        Link<E> oldFirst = voidLink.next;  
        Link<E> newLink = new Link<E>(object, voidLink, oldFirst);
        voidLink.next = newLink; //voidLink的next指向新添加元素
        oldFirst.previous = newLink;//以前的第一个元素的previous指向新添加元素
        size++;
        modCount++;
        return true;
    }
//addLast同理
private boolean addLastImpl(E object) {
        Link<E> oldLast = voidLink.previous;
        Link<E> newLink = new Link<E>(object, oldLast, voidLink);
        voidLink.previous = newLink;//voidLink的previous指向新添加元素
        oldLast.next = newLink;//以前最后元素的next指向新添加元素
        size++;
        modCount++;
        return true;
    }
//指定位置添加元素,采用简单的二分法则。找到需要插入位置的元素link
 @Override
    public void add(int location, E object) {
        if (location >= 0 && location <= size) {
            Link<E> link = voidLink;
            //从前到后遍历
            if (location < (size / 2)) {
                for (int i = 0; i <= location; i++) {
                    link = link.next;
                }
            } else {
                //从后到前遍历
                for (int i = size; i > location; i--) {
                    link = link.previous;
                }
            }
            //找到link的前一个元素
            Link<E> previous = link.previous;
            //生成新元素
            Link<E> newLink = new Link<E>(object, previous, link);
            //link的前一个元素的next指向新添加元素
            previous.next = newLink;
            //link的previous的指向新添加元素
            link.previous = newLink;
            size++;
            modCount++;
        } else {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        }
    }

2.remove

//删除指定位置元素
   public E remove(int location) {
        if (location >= 0 && location < size) {
            Link<E> link = voidLink;
            if (location < (size / 2)) {
                for (int i = 0; i <= location; i++) {
                    link = link.next;
                }
            } else {
                for (int i = size; i > location; i--) {
                    link = link.previous;
                }
            }
    //二分找出需要删除的元素link。找到link的前一个元素和后一个元素
            Link<E> previous = link.previous;
            Link<E> next = link.next;
//将link的前元素的next指向link的后一个元素
            previous.next = next;
//将link的后一个元素的previous指向link的前一个元素
            next.previous = previous;
            size--;
            modCount++;
            return link.data;
        }
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
//删除指定元素
  @Override
    public boolean remove(Object object) {
        return removeFirstOccurrenceImpl(object);
    }
    private boolean removeFirstOccurrenceImpl(Object o) {
        Iterator<E> iter = new LinkIterator<E>(this, 0);
        return removeOneOccurrence(o, iter);
    }

    private boolean removeOneOccurrence(Object o, Iterator<E> iter) {
        while (iter.hasNext()) {
            E element = iter.next();
            //可以操作null。
            if (o == null ? element == null : o.equals(element)) {
                iter.remove();
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
//删除所有元素,将voidLink的指针指向自己。
  @Override
    public void clear() {
        if (size > 0) {
            size = 0;
            voidLink.next = voidLink;
            voidLink.previous = voidLink;
            modCount++;
        }
    }

3.set

 public E set(int location, E object) {
        if (location >= 0 && location < size) {
            Link<E> link = voidLink;
            if (location < (size / 2)) {
                for (int i = 0; i <= location; i++) {
                    link = link.next;
                }
            } else {
                for (int i = size; i > location; i--) {
                    link = link.previous;
                }
            }
            E result = link.data;
            link.data = object;
            return result;
        }
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }

4.get

   @Override
    public E get(int location) {
        if (location >= 0 && location < size) {
            Link<E> link = voidLink;
            if (location < (size / 2)) {
                for (int i = 0; i <= location; i++) {
                    link = link.next;
                }
            } else {
                for (int i = size; i > location; i--) {
                    link = link.previous;
                }
            }
            return link.data;
        }
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
  @Override
    public boolean contains(Object object) {
        Link<E> link = voidLink.next;
        if (object != null) {
            while (link != voidLink) {
                if (object.equals(link.data)) {
                    return true;
                }
                link = link.next;
            }
        } else {
            while (link != voidLink) {
                if (link.data == null) {
                    return true;
                }
                link = link.next;
            }
        }
        return false;
    }

5.实现Deque接口方法

Deque接口.png
//返回第一个元素
   public E peek() {
        return peekFirstImpl();
    }

    private E peekFirstImpl() {
        Link<E> first = voidLink.next;
        return first == voidLink ? null : first.data;
    }
   //添加一个元素到最后
    public boolean offer(E o) {
        return addLastImpl(o);
    }
   //移除第一个元素。
    public E poll() {
        return size == 0 ? null : removeFirst();
    }
    public E pop() {
        return removeFirstImpl();
    }
    public void push(E e) {
        addFirstImpl(e);
    }
   //正向iterator
   @Override
    public ListIterator<E> listIterator(int location) {
        return new LinkIterator<E>(this, location);
    }
  //逆向iterator
  public Iterator<E> descendingIterator() {
        return new ReverseLinkIterator<E>(this);
    }

6.序列化,transient的作用还是在于自己手动序列化,不去保存指针,只保存数据,节约空间。在恢复数据时在将链表结构恢复。

private void writeObject(ObjectOutputStream stream) throws IOException {
        stream.defaultWriteObject();
        stream.writeInt(size);
        Iterator<E> it = iterator();
        while (it.hasNext()) {
            stream.writeObject(it.next());
        }
    }
  @SuppressWarnings("unchecked")
    private void readObject(ObjectInputStream stream) throws IOException,
            ClassNotFoundException {
        stream.defaultReadObject();
        size = stream.readInt();
        voidLink = new Link<E>(null, null, null);
        Link<E> link = voidLink;
        for (int i = size; --i >= 0;) {
            Link<E> nextLink = new Link<E>((E) stream.readObject(), link, null);
            link.next = nextLink;
            link = nextLink;
        }
        link.next = voidLink;
        voidLink.previous = link;
    }

5.ArrayList和LinkedList的比较

  • 普通结论:ArrayList基于数组,查询快,增删慢。LinkedList基于链表,查询慢,增删快。
  • get和set,ArrayList较快,LinkedList要二分然后for循环查找到指定元素。
  • 在remove和add上。LinkedList如果不是在首位位置操作,也需要先查询到指定的元素才能操作(快操作,慢寻址)。ArrayList在这两个操作上时间主要浪费在copy数组上(慢操作,快寻址)。但是ArrayList中remove(index)中
    System.arraycopy(a, index + 1, a, index, --s - index);如果删除最后一个元素copy数组不浪费时间,这个时候性能超过LinkedList。add(index)类似。
  • index,contains效率差不多
  • 迭代效率,建议使用foreach
    Trinea分析ArrayList和LinkedList的几种循环遍历方式及性能对比分析
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