概要
前面,我们已经学习了ArrayList,并了解了fail-fast机制。这一章我们接着学习List的实现类——LinkedList。
和学习ArrayList一样,接下来呢,我们先对LinkedList有个整体认识,然后再学习它的源码;最后再通过实例来学会使用LinkedList。内容包括:
第1部分 LinkedList介绍
第2部分 LinkedList数据结构
第3部分 LinkedList源码解析(基于JDK1.6.0_45)
第4部分 LinkedList遍历方式
第5部分 LinkedList示例
转载请注明出处:http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3308807.html
第1部分 LinkedList介绍
LinkedList简介
LinkedList 是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。
LinkedList 实现 List 接口,能对它进行队列操作。
LinkedList 实现 Deque 接口,即能将LinkedList当作双端队列使用。
LinkedList 实现了Cloneable接口,即覆盖了函数clone(),能克隆。
LinkedList 实现java.io.Serializable接口,这意味着LinkedList支持序列化,能通过序列化去传输。
LinkedList 是非同步的。
LinkedList构造函数
// 默认构造函数 LinkedList() // 创建一个LinkedList,保护Collection中的全部元素。 LinkedList(Collection<? extends E> collection)
LinkedList的API
LinkedList的API boolean add(E object) void add(int location, E object) boolean addAll(Collection<? extends E> collection) boolean addAll(int location, Collection<? extends E> collection) void addFirst(E object) void addLast(E object) void clear() Object clone() boolean contains(Object object) Iterator<E> descendingIterator() E element() E get(int location) E getFirst() E getLast() int indexOf(Object object) int lastIndexOf(Object object) ListIterator<E> listIterator(int location) boolean offer(E o) boolean offerFirst(E e) boolean offerLast(E e) E peek() E peekFirst() E peekLast() E poll() E pollFirst() E pollLast() E pop() void push(E e) E remove() E remove(int location) boolean remove(Object object) E removeFirst() boolean removeFirstOccurrence(Object o) E removeLast() boolean removeLastOccurrence(Object o) E set(int location, E object) int size() <T> T[] toArray(T[] contents) Object[] toArray()
AbstractSequentialList简介
在介绍LinkedList的源码之前,先介绍一下AbstractSequentialList。毕竟,LinkedList是AbstractSequentialList的子类。
AbstractSequentialList 实现了get(int index)、set(int index, E element)、add(int index, E element) 和 remove(int index)这些函数。这些接口都是随机访问List的,LinkedList是双向链表;既然它继承于AbstractSequentialList,就相当于已经实现了“get(int index)这些接口”。
此外,我们若需要通过AbstractSequentialList自己实现一个列表,只需要扩展此类,并提供 listIterator() 和 size() 方法的实现即可。若要实现不可修改的列表,则需要实现列表迭代器的 hasNext、next、hasPrevious、previous 和 index 方法即可。
第2部分 LinkedList数据结构
LinkedList的继承关系
java.lang.Object ↳ java.util.AbstractCollection<E> ↳ java.util.AbstractList<E> ↳ java.util.AbstractSequentialList<E> ↳ java.util.LinkedList<E> public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {}
LinkedList与Collection关系如下图:
LinkedList的本质是双向链表。
(01) LinkedList继承于AbstractSequentialList,并且实现了Dequeue接口。
(02) LinkedList包含两个重要的成员:header 和 size。
header是双向链表的表头,它是双向链表节点所对应的类Entry的实例。Entry中包含成员变量: previous, next, element。其中,previous是该节点的上一个节点,next是该节点的下一个节点,element是该节点所包含的值。
size是双向链表中节点的个数。
第3部分 LinkedList源码解析(基于JDK1.6.0_45)
为了更了解LinkedList的原理,下面对LinkedList源码代码作出分析。
在阅读源码之前,我们先对LinkedList的整体实现进行大致说明:
LinkedList实际上是通过双向链表去实现的。既然是双向链表,那么它的顺序访问会非常高效,而随机访问效率比较低。
既然LinkedList是通过双向链表的,但是它也实现了List接口{也就是说,它实现了get(int location)、remove(int location)等“根据索引值来获取、删除节点的函数”}。LinkedList是如何实现List的这些接口的,如何将“双向链表和索引值联系起来的”?
实际原理非常简单,它就是通过一个计数索引值来实现的。例如,当我们调用get(int location)时,首先会比较“location”和“双向链表长度的1/2”;若前者大,则从链表头开始往后查找,直到location位置;否则,从链表末尾开始先前查找,直到location位置。
这就是“双线链表和索引值联系起来”的方法。
好了,接下来开始阅读源码(只要理解双向链表,那么LinkedList的源码很容易理解的)。
1 package java.util; 2 3 public class LinkedList<E> 4 extends AbstractSequentialList<E> 5 implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable 6 { 7 // 链表的表头,表头不包含任何数据。Entry是个链表类数据结构。 8 private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null); 9 10 // LinkedList中元素个数 11 private transient int size = 0; 12 13 // 默认构造函数:创建一个空的链表 14 public LinkedList() { 15 header.next = header.previous = header; 16 } 17 18 // 包含“集合”的构造函数:创建一个包含“集合”的LinkedList 19 public LinkedList(Collection<? extends E> c) { 20 this(); 21 addAll(c); 22 } 23 24 // 获取LinkedList的第一个元素 25 public E getFirst() { 26 if (size==0) 27 throw new NoSuchElementException(); 28 29 // 链表的表头header中不包含数据。 30 // 这里返回header所指下一个节点所包含的数据。 31 return header.next.element; 32 } 33 34 // 获取LinkedList的最后一个元素 35 public E getLast() { 36 if (size==0) 37 throw new NoSuchElementException(); 38 39 // 由于LinkedList是双向链表;而表头header不包含数据。 40 // 因而,这里返回表头header的前一个节点所包含的数据。 41 return header.previous.element; 42 } 43 44 // 删除LinkedList的第一个元素 45 public E removeFirst() { 46 return remove(header.next); 47 } 48 49 // 删除LinkedList的最后一个元素 50 public E removeLast() { 51 return remove(header.previous); 52 } 53 54 // 将元素添加到LinkedList的起始位置 55 public void addFirst(E e) { 56 addBefore(e, header.next); 57 } 58 59 // 将元素添加到LinkedList的结束位置 60 public void addLast(E e) { 61 addBefore(e, header); 62 } 63 64 // 判断LinkedList是否包含元素(o) 65 public boolean contains(Object o) { 66 return indexOf(o) != -1; 67 } 68 69 // 返回LinkedList的大小 70 public int size() { 71 return size; 72 } 73 74 // 将元素(E)添加到LinkedList中 75 public boolean add(E e) { 76 // 将节点(节点数据是e)添加到表头(header)之前。 77 // 即,将节点添加到双向链表的末端。 78 addBefore(e, header); 79 return true; 80 } 81 82 // 从LinkedList中删除元素(o) 83 // 从链表开始查找,如存在元素(o)则删除该元素并返回true; 84 // 否则,返回false。 85 public boolean remove(Object o) { 86 if (o==null) { 87 // 若o为null的删除情况 88 for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) { 89 if (e.element==null) { 90 remove(e); 91 return true; 92 } 93 } 94 } else { 95 // 若o不为null的删除情况 96 for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) { 97 if (o.equals(e.element)) { 98 remove(e); 99 return true; 100 } 101 } 102 } 103 return false; 104 } 105 106 // 将“集合(c)”添加到LinkedList中。 107 // 实际上,是从双向链表的末尾开始,将“集合(c)”添加到双向链表中。 108 public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { 109 return addAll(size, c); 110 } 111 112 // 从双向链表的index开始,将“集合(c)”添加到双向链表中。 113 public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) { 114 if (index < 0 || index > size) 115 throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+ 116 ", Size: "+size); 117 Object[] a = c.toArray(); 118 // 获取集合的长度 119 int numNew = a.length; 120 if (numNew==0) 121 return false; 122 modCount++; 123 124 // 设置“当前要插入节点的后一个节点” 125 Entry<E> successor = (index==size ? header : entry(index)); 126 // 设置“当前要插入节点的前一个节点” 127 Entry<E> predecessor = successor.previous; 128 // 将集合(c)全部插入双向链表中 129 for (int i=0; i<numNew; i++) { 130 Entry<E> e = new Entry<E>((E)a[i], successor, predecessor); 131 predecessor.next = e; 132 predecessor = e; 133 } 134 successor.previous = predecessor; 135 136 // 调整LinkedList的实际大小 137 size += numNew; 138 return true; 139 } 140 141 // 清空双向链表 142 public void clear() { 143 Entry<E> e = header.next; 144 // 从表头开始,逐个向后遍历;对遍历到的节点执行一下操作: 145 // (01) 设置前一个节点为null 146 // (02) 设置当前节点的内容为null 147 // (03) 设置后一个节点为“新的当前节点” 148 while (e != header) { 149 Entry<E> next = e.next; 150 e.next = e.previous = null; 151 e.element = null; 152 e = next; 153 } 154 header.next = header.previous = header; 155 // 设置大小为0 156 size = 0; 157 modCount++; 158 } 159 160 // 返回LinkedList指定位置的元素 161 public E get(int index) { 162 return entry(index).element; 163 } 164 165 // 设置index位置对应的节点的值为element 166 public E set(int index, E element) { 167 Entry<E> e = entry(index); 168 E oldVal = e.element; 169 e.element = element; 170 return oldVal; 171 } 172 173 // 在index前添加节点,且节点的值为element 174 public void add(int index, E element) { 175 addBefore(element, (index==size ? header : entry(index))); 176 } 177 178 // 删除index位置的节点 179 public E remove(int index) { 180 return remove(entry(index)); 181 } 182 183 // 获取双向链表中指定位置的节点 184 private Entry<E> entry(int index) { 185 if (index < 0 || index >= size) 186 throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+ 187 ", Size: "+size); 188 Entry<E> e = header; 189 // 获取index处的节点。 190 // 若index < 双向链表长度的1/2,则从前先后查找; 191 // 否则,从后向前查找。 192 if (index < (size >> 1)) { 193 for (int i = 0; i <= index; i++) 194 e = e.next; 195 } else { 196 for (int i = size; i > index; i--) 197 e = e.previous; 198 } 199 return e; 200 } 201 202 // 从前向后查找,返回“值为对象(o)的节点对应的索引” 203 // 不存在就返回-1 204 public int indexOf(Object o) { 205 int index = 0; 206 if (o==null) { 207 for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) { 208 if (e.element==null) 209 return index; 210 index++; 211 } 212 } else { 213 for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) { 214 if (o.equals(e.element)) 215 return index; 216 index++; 217 } 218 } 219 return -1; 220 } 221 222 // 从后向前查找,返回“值为对象(o)的节点对应的索引” 223 // 不存在就返回-1 224 public int lastIndexOf(Object o) { 225 int index = size; 226 if (o==null) { 227 for (Entry e = header.previous; e != header; e = e.previous) { 228 index--; 229 if (e.element==null) 230 return index; 231 } 232 } else { 233 for (Entry e = header.previous; e != header; e = e.previous) { 234 index--; 235 if (o.equals(e.element)) 236 return index; 237 } 238 } 239 return -1; 240 } 241 242 // 返回第一个节点 243 // 若LinkedList的大小为0,则返回null 244 public E peek() { 245 if (size==0) 246 return null; 247 return getFirst(); 248 } 249 250 // 返回第一个节点 251 // 若LinkedList的大小为0,则抛出异常 252 public E element() { 253 return getFirst(); 254 } 255 256 // 删除并返回第一个节点 257 // 若LinkedList的大小为0,则返回null 258 public E poll() { 259 if (size==0) 260 return null; 261 return removeFirst(); 262 } 263 264 // 将e添加双向链表末尾 265 public boolean offer(E e) { 266 return add(e); 267 } 268 269 // 将e添加双向链表开头 270 public boolean offerFirst(E e) { 271 addFirst(e); 272 return true; 273 } 274 275 // 将e添加双向链表末尾 276 public boolean offerLast(E e) { 277 addLast(e); 278 return true; 279 } 280 281 // 返回第一个节点 282 // 若LinkedList的大小为0,则返回null 283 public E peekFirst() { 284 if (size==0) 285 return null; 286 return getFirst(); 287 } 288 289 // 返回最后一个节点 290 // 若LinkedList的大小为0,则返回null 291 public E peekLast() { 292 if (size==0) 293 return null; 294 return getLast(); 295 } 296 297 // 删除并返回第一个节点 298 // 若LinkedList的大小为0,则返回null 299 public E pollFirst() { 300 if (size==0) 301 return null; 302 return removeFirst(); 303 } 304 305 // 删除并返回最后一个节点 306 // 若LinkedList的大小为0,则返回null 307 public E pollLast() { 308 if (size==0) 309 return null; 310 return removeLast(); 311 } 312 313 // 将e插入到双向链表开头 314 public void push(E e) { 315 addFirst(e); 316 } 317 318 // 删除并返回第一个节点 319 public E pop() { 320 return removeFirst(); 321 } 322 323 // 从LinkedList开始向后查找,删除第一个值为元素(o)的节点 324 // 从链表开始查找,如存在节点的值为元素(o)的节点,则删除该节点 325 public boolean removeFirstOccurrence(Object o) { 326 return remove(o); 327 } 328 329 // 从LinkedList末尾向前查找,删除第一个值为元素(o)的节点 330 // 从链表开始查找,如存在节点的值为元素(o)的节点,则删除该节点 331 public boolean removeLastOccurrence(Object o) { 332 if (o==null) { 333 for (Entry<E> e = header.previous; e != header; e = e.previous) { 334 if (e.element==null) { 335 remove(e); 336 return true; 337 } 338 } 339 } else { 340 for (Entry<E> e = header.previous; e != header; e = e.previous) { 341 if (o.equals(e.element)) { 342 remove(e); 343 return true; 344 } 345 } 346 } 347 return false; 348 } 349 350 // 返回“index到末尾的全部节点”对应的ListIterator对象(List迭代器) 351 public ListIterator<E> listIterator(int index) { 352 return new ListItr(index); 353 } 354 355 // List迭代器 356 private class ListItr implements ListIterator<E> { 357 // 上一次返回的节点 358 private Entry<E> lastReturned = header; 359 // 下一个节点 360 private Entry<E> next; 361 // 下一个节点对应的索引值 362 private int nextIndex; 363 // 期望的改变计数。用来实现fail-fast机制。 364 private int expectedModCount = modCount; 365 366 // 构造函数。 367 // 从index位置开始进行迭代 368 ListItr(int index) { 369 // index的有效性处理 370 if (index < 0 || index > size) 371 throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+ ", Size: "+size); 372 // 若 “index 小于 ‘双向链表长度的一半’”,则从第一个元素开始往后查找; 373 // 否则,从最后一个元素往前查找。 374 if (index < (size >> 1)) { 375 next = header.next; 376 for (nextIndex=0; nextIndex<index; nextIndex++) 377 next = next.next; 378 } else { 379 next = header; 380 for (nextIndex=size; nextIndex>index; nextIndex--) 381 next = next.previous; 382 } 383 } 384 385 // 是否存在下一个元素 386 public boolean hasNext() { 387 // 通过元素索引是否等于“双向链表大小”来判断是否达到最后。 388 return nextIndex != size; 389 } 390 391 // 获取下一个元素 392 public E next() { 393 checkForComodification(); 394 if (nextIndex == size) 395 throw new NoSuchElementException(); 396 397 lastReturned = next; 398 // next指向链表的下一个元素 399 next = next.next; 400 nextIndex++; 401 return lastReturned.element; 402 } 403 404 // 是否存在上一个元素 405 public boolean hasPrevious() { 406 // 通过元素索引是否等于0,来判断是否达到开头。 407 return nextIndex != 0; 408 } 409 410 // 获取上一个元素 411 public E previous() { 412 if (nextIndex == 0) 413 throw new NoSuchElementException(); 414 415 // next指向链表的上一个元素 416 lastReturned = next = next.previous; 417 nextIndex--; 418 checkForComodification(); 419 return lastReturned.element; 420 } 421 422 // 获取下一个元素的索引 423 public int nextIndex() { 424 return nextIndex; 425 } 426 427 // 获取上一个元素的索引 428 public int previousIndex() { 429 return nextIndex-1; 430 } 431 432 // 删除当前元素。 433 // 删除双向链表中的当前节点 434 public void remove() { 435 checkForComodification(); 436 Entry<E> lastNext = lastReturned.next; 437 try { 438 LinkedList.this.remove(lastReturned); 439 } catch (NoSuchElementException e) { 440 throw new IllegalStateException(); 441 } 442 if (next==lastReturned) 443 next = lastNext; 444 else 445 nextIndex--; 446 lastReturned = header; 447 expectedModCount++; 448 } 449 450 // 设置当前节点为e 451 public void set(E e) { 452 if (lastReturned == header) 453 throw new IllegalStateException(); 454 checkForComodification(); 455 lastReturned.element = e; 456 } 457 458 // 将e添加到当前节点的前面 459 public void add(E e) { 460 checkForComodification(); 461 lastReturned = header; 462 addBefore(e, next); 463 nextIndex++; 464 expectedModCount++; 465 } 466 467 // 判断 “modCount和expectedModCount是否相等”,依次来实现fail-fast机制。 468 final void checkForComodification() { 469 if (modCount != expectedModCount) 470 throw new ConcurrentModificationException(); 471 } 472 } 473 474 // 双向链表的节点所对应的数据结构。 475 // 包含3部分:上一节点,下一节点,当前节点值。 476 private static class Entry<E> { 477 // 当前节点所包含的值 478 E element; 479 // 下一个节点 480 Entry<E> next; 481 // 上一个节点 482 Entry<E> previous; 483 484 /** 485 * 链表节点的构造函数。 486 * 参数说明: 487 * element —— 节点所包含的数据 488 * next —— 下一个节点 489 * previous —— 上一个节点 490 */ 491 Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) { 492 this.element = element; 493 this.next = next; 494 this.previous = previous; 495 } 496 } 497 498 // 将节点(节点数据是e)添加到entry节点之前。 499 private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) { 500 // 新建节点newEntry,将newEntry插入到节点e之前;并且设置newEntry的数据是e 501 Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous); 502 newEntry.previous.next = newEntry; 503 newEntry.next.previous = newEntry; 504 // 修改LinkedList大小 505 size++; 506 // 修改LinkedList的修改统计数:用来实现fail-fast机制。 507 modCount++; 508 return newEntry; 509 } 510 511 // 将节点从链表中删除 512 private E remove(Entry<E> e) { 513 if (e == header) 514 throw new NoSuchElementException(); 515 516 E result = e.element; 517 e.previous.next = e.next; 518 e.next.previous = e.previous; 519 e.next = e.previous = null; 520 e.element = null; 521 size--; 522 modCount++; 523 return result; 524 } 525 526 // 反向迭代器 527 public Iterator<E> descendingIterator() { 528 return new DescendingIterator(); 529 } 530 531 // 反向迭代器实现类。 532 private class DescendingIterator implements Iterator { 533 final ListItr itr = new ListItr(size()); 534 // 反向迭代器是否下一个元素。 535 // 实际上是判断双向链表的当前节点是否达到开头 536 public boolean hasNext() { 537 return itr.hasPrevious(); 538 } 539 // 反向迭代器获取下一个元素。 540 // 实际上是获取双向链表的前一个节点 541 public E next() { 542 return itr.previous(); 543 } 544 // 删除当前节点 545 public void remove() { 546 itr.remove(); 547 } 548 } 549 550 551 // 返回LinkedList的Object[]数组 552 public Object[] toArray() { 553 // 新建Object[]数组 554 Object[] result = new Object[size]; 555 int i = 0; 556 // 将链表中所有节点的数据都添加到Object[]数组中 557 for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) 558 result[i++] = e.element; 559 return result; 560 } 561 562 // 返回LinkedList的模板数组。所谓模板数组,即可以将T设为任意的数据类型 563 public <T> T[] toArray(T[] a) { 564 // 若数组a的大小 < LinkedList的元素个数(意味着数组a不能容纳LinkedList中全部元素) 565 // 则新建一个T[]数组,T[]的大小为LinkedList大小,并将该T[]赋值给a。 566 if (a.length < size) 567 a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance( 568 a.getClass().getComponentType(), size); 569 // 将链表中所有节点的数据都添加到数组a中 570 int i = 0; 571 Object[] result = a; 572 for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) 573 result[i++] = e.element; 574 575 if (a.length > size) 576 a[size] = null; 577 578 return a; 579 } 580 581 582 // 克隆函数。返回LinkedList的克隆对象。 583 public Object clone() { 584 LinkedList<E> clone = null; 585 // 克隆一个LinkedList克隆对象 586 try { 587 clone = (LinkedList<E>) super.clone(); 588 } catch (CloneNotSupportedException e) { 589 throw new InternalError(); 590 } 591 592 // 新建LinkedList表头节点 593 clone.header = new Entry<E>(null, null, null); 594 clone.header.next = clone.header.previous = clone.header; 595 clone.size = 0; 596 clone.modCount = 0; 597 598 // 将链表中所有节点的数据都添加到克隆对象中 599 for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) 600 clone.add(e.element); 601 602 return clone; 603 } 604 605 // java.io.Serializable的写入函数 606 // 将LinkedList的“容量,所有的元素值”都写入到输出流中 607 private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) 608 throws java.io.IOException { 609 // Write out any hidden serialization magic 610 s.defaultWriteObject(); 611 612 // 写入“容量” 613 s.writeInt(size); 614 615 // 将链表中所有节点的数据都写入到输出流中 616 for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) 617 s.writeObject(e.element); 618 } 619 620 // java.io.Serializable的读取函数:根据写入方式反向读出 621 // 先将LinkedList的“容量”读出,然后将“所有的元素值”读出 622 private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) 623 throws java.io.IOException, ClassNotFoundException { 624 // Read in any hidden serialization magic 625 s.defaultReadObject(); 626 627 // 从输入流中读取“容量” 628 int size = s.readInt(); 629 630 // 新建链表表头节点 631 header = new Entry<E>(null, null, null); 632 header.next = header.previous = header; 633 634 // 从输入流中将“所有的元素值”并逐个添加到链表中 635 for (int i=0; i<size; i++) 636 addBefore((E)s.readObject(), header); 637 } 638 639 }
总结:
(01) LinkedList 实际上是通过双向链表去实现的。
它包含一个非常重要的内部类:Entry。Entry是双向链表节点所对应的数据结构,它包括的属性有:当前节点所包含的值,上一个节点,下一个节点。
(02) 从LinkedList的实现方式中可以发现,它不存在LinkedList容量不足的问题。
(03) LinkedList的克隆函数,即是将全部元素克隆到一个新的LinkedList对象中。
(04) LinkedList实现java.io.Serializable。当写入到输出流时,先写入“容量”,再依次写入“每一个节点保护的值”;当读出输入流时,先读取“容量”,再依次读取“每一个元素”。
(05) 由于LinkedList实现了Deque,而Deque接口定义了在双端队列两端访问元素的方法。提供插入、移除和检查元素的方法。每种方法都存在两种形式:一种形式在操作失败时抛出异常,另一种形式返回一个特殊值(null 或 false,具体取决于操作)。
总结起来如下表格:
第一个元素(头部) 最后一个元素(尾部) 抛出异常 特殊值 抛出异常 特殊值 插入 addFirst(e) offerFirst(e) addLast(e) offerLast(e) 移除 removeFirst() pollFirst() removeLast() pollLast() 检查 getFirst() peekFirst() getLast() peekLast()
(06) LinkedList可以作为FIFO(先进先出)的队列,作为FIFO的队列时,下表的方法等价:
队列方法 等效方法 add(e) addLast(e) offer(e) offerLast(e) remove() removeFirst() poll() pollFirst() element() getFirst() peek() peekFirst()
(07) LinkedList可以作为LIFO(后进先出)的栈,作为LIFO的栈时,下表的方法等价:
栈方法 等效方法 push(e) addFirst(e) pop() removeFirst() peek() peekFirst()
第4部分 LinkedList遍历方式
LinkedList遍历方式
LinkedList支持多种遍历方式。建议不要采用随机访问的方式去遍历LinkedList,而采用逐个遍历的方式。
(01) 第一种,通过迭代器遍历。即通过Iterator去遍历。
for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext();) iter.next();
(02) 通过快速随机访问遍历LinkedList
int size = list.size(); for (int i=0; i<size; i++) { list.get(i); }
(03) 通过另外一种for循环来遍历LinkedList
for (Integer integ:list) ;
(04) 通过pollFirst()来遍历LinkedList
while(list.pollFirst() != null) ;
(05) 通过pollLast()来遍历LinkedList
while(list.pollLast() != null) ;
(06) 通过removeFirst()来遍历LinkedList
try { while(list.removeFirst() != null) ; } catch (NoSuchElementException e) { }
(07) 通过removeLast()来遍历LinkedList
try { while(list.removeLast() != null) ; } catch (NoSuchElementException e) { }
测试这些遍历方式效率的代码如下:
1 import java.util.List; 2 import java.util.Iterator; 3 import java.util.LinkedList; 4 import java.util.NoSuchElementException; 5 6 /* 7 * @desc 测试LinkedList的几种遍历方式和效率 8 * 9 * @author skywang 10 */ 11 public class LinkedListThruTest { 12 public static void main(String[] args) { 13 // 通过Iterator遍历LinkedList 14 iteratorLinkedListThruIterator(getLinkedList()) ; 15 16 // 通过快速随机访问遍历LinkedList 17 iteratorLinkedListThruForeach(getLinkedList()) ; 18 19 // 通过for循环的变种来访问遍历LinkedList 20 iteratorThroughFor2(getLinkedList()) ; 21 22 // 通过PollFirst()遍历LinkedList 23 iteratorThroughPollFirst(getLinkedList()) ; 24 25 // 通过PollLast()遍历LinkedList 26 iteratorThroughPollLast(getLinkedList()) ; 27 28 // 通过removeFirst()遍历LinkedList 29 iteratorThroughRemoveFirst(getLinkedList()) ; 30 31 // 通过removeLast()遍历LinkedList 32 iteratorThroughRemoveLast(getLinkedList()) ; 33 } 34 35 private static LinkedList getLinkedList() { 36 LinkedList llist = new LinkedList(); 37 for (int i=0; i<100000; i++) 38 llist.addLast(i); 39 40 return llist; 41 } 42 /** 43 * 通过快迭代器遍历LinkedList 44 */ 45 private static void iteratorLinkedListThruIterator(LinkedList<Integer> list) { 46 if (list == null) 47 return ; 48 49 // 记录开始时间 50 long start = System.currentTimeMillis(); 51 52 for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext();) 53 iter.next(); 54 55 // 记录结束时间 56 long end = System.currentTimeMillis(); 57 long interval = end - start; 58 System.out.println("iteratorLinkedListThruIterator:" + interval+" ms"); 59 } 60 61 /** 62 * 通过快速随机访问遍历LinkedList 63 */ 64 private static void iteratorLinkedListThruForeach(LinkedList<Integer> list) { 65 if (list == null) 66 return ; 67 68 // 记录开始时间 69 long start = System.currentTimeMillis(); 70 71 int size = list.size(); 72 for (int i=0; i<size; i++) { 73 list.get(i); 74 } 75 // 记录结束时间 76 long end = System.currentTimeMillis(); 77 long interval = end - start; 78 System.out.println("iteratorLinkedListThruForeach:" + interval+" ms"); 79 } 80 81 /** 82 * 通过另外一种for循环来遍历LinkedList 83 */ 84 private static void iteratorThroughFor2(LinkedList<Integer> list) { 85 if (list == null) 86 return ; 87 88 // 记录开始时间 89 long start = System.currentTimeMillis(); 90 91 for (Integer integ:list) 92 ; 93 94 // 记录结束时间 95 long end = System.currentTimeMillis(); 96 long interval = end - start; 97 System.out.println("iteratorThroughFor2:" + interval+" ms"); 98 } 99 100 /** 101 * 通过pollFirst()来遍历LinkedList 102 */ 103 private static void iteratorThroughPollFirst(LinkedList<Integer> list) { 104 if (list == null) 105 return ; 106 107 // 记录开始时间 108 long start = System.currentTimeMillis(); 109 while(list.pollFirst() != null) 110 ; 111 112 // 记录结束时间 113 long end = System.currentTimeMillis(); 114 long interval = end - start; 115 System.out.println("iteratorThroughPollFirst:" + interval+" ms"); 116 } 117 118 /** 119 * 通过pollLast()来遍历LinkedList 120 */ 121 private static void iteratorThroughPollLast(LinkedList<Integer> list) { 122 if (list == null) 123 return ; 124 125 // 记录开始时间 126 long start = System.currentTimeMillis(); 127 while(list.pollLast() != null) 128 ; 129 130 // 记录结束时间 131 long end = System.currentTimeMillis(); 132 long interval = end - start; 133 System.out.println("iteratorThroughPollLast:" + interval+" ms"); 134 } 135 136 /** 137 * 通过removeFirst()来遍历LinkedList 138 */ 139 private static void iteratorThroughRemoveFirst(LinkedList<Integer> list) { 140 if (list == null) 141 return ; 142 143 // 记录开始时间 144 long start = System.currentTimeMillis(); 145 try { 146 while(list.removeFirst() != null) 147 ; 148 } catch (NoSuchElementException e) { 149 } 150 151 // 记录结束时间 152 long end = System.currentTimeMillis(); 153 long interval = end - start; 154 System.out.println("iteratorThroughRemoveFirst:" + interval+" ms"); 155 } 156 157 /** 158 * 通过removeLast()来遍历LinkedList 159 */ 160 private static void iteratorThroughRemoveLast(LinkedList<Integer> list) { 161 if (list == null) 162 return ; 163 164 // 记录开始时间 165 long start = System.currentTimeMillis(); 166 try { 167 while(list.removeLast() != null) 168 ; 169 } catch (NoSuchElementException e) { 170 } 171 172 // 记录结束时间 173 long end = System.currentTimeMillis(); 174 long interval = end - start; 175 System.out.println("iteratorThroughRemoveLast:" + interval+" ms"); 176 } 177 178 }
执行结果:
iteratorLinkedListThruIterator:8 ms iteratorLinkedListThruForeach:3724 ms iteratorThroughFor2:5 ms iteratorThroughPollFirst:8 ms iteratorThroughPollLast:6 ms iteratorThroughRemoveFirst:2 ms iteratorThroughRemoveLast:2 ms
由此可见,遍历LinkedList时,使用removeFist()或removeLast()效率最高。但用它们遍历时,会删除原始数据;若单纯只读取,而不删除,应该使用第3种遍历方式。
无论如何,千万不要通过随机访问去遍历LinkedList!
第5部分 LinkedList示例
下面通过一个示例来学习如何使用LinkedList的常用API
1 import java.util.List; 2 import java.util.Iterator; 3 import java.util.LinkedList; 4 import java.util.NoSuchElementException; 5 6 /* 7 * @desc LinkedList测试程序。 8 * 9 * @author skywang 10 * @email kuiwu-wang@163.com 11 */ 12 public class LinkedListTest { 13 public static void main(String[] args) { 14 // 测试LinkedList的API 15 testLinkedListAPIs() ; 16 17 // 将LinkedList当作 LIFO(后进先出)的堆栈 18 useLinkedListAsLIFO(); 19 20 // 将LinkedList当作 FIFO(先进先出)的队列 21 useLinkedListAsFIFO(); 22 } 23 24 /* 25 * 测试LinkedList中部分API 26 */ 27 private static void testLinkedListAPIs() { 28 String val = null; 29 //LinkedList llist; 30 //llist.offer("10"); 31 // 新建一个LinkedList 32 LinkedList llist = new LinkedList(); 33 //---- 添加操作 ---- 34 // 依次添加1,2,3 35 llist.add("1"); 36 llist.add("2"); 37 llist.add("3"); 38 39 // 将“4”添加到第一个位置 40 llist.add(1, "4"); 41 42 43 System.out.println("\nTest \"addFirst(), removeFirst(), getFirst()\""); 44 // (01) 将“10”添加到第一个位置。 失败的话,抛出异常! 45 llist.addFirst("10"); 46 System.out.println("llist:"+llist); 47 // (02) 将第一个元素删除。 失败的话,抛出异常! 48 System.out.println("llist.removeFirst():"+llist.removeFirst()); 49 System.out.println("llist:"+llist); 50 // (03) 获取第一个元素。 失败的话,抛出异常! 51 System.out.println("llist.getFirst():"+llist.getFirst()); 52 53 54 System.out.println("\nTest \"offerFirst(), pollFirst(), peekFirst()\""); 55 // (01) 将“10”添加到第一个位置。 返回true。 56 llist.offerFirst("10"); 57 System.out.println("llist:"+llist); 58 // (02) 将第一个元素删除。 失败的话,返回null。 59 System.out.println("llist.pollFirst():"+llist.pollFirst()); 60 System.out.println("llist:"+llist); 61 // (03) 获取第一个元素。 失败的话,返回null。 62 System.out.println("llist.peekFirst():"+llist.peekFirst()); 63 64 65 System.out.println("\nTest \"addLast(), removeLast(), getLast()\""); 66 // (01) 将“20”添加到最后一个位置。 失败的话,抛出异常! 67 llist.addLast("20"); 68 System.out.println("llist:"+llist); 69 // (02) 将最后一个元素删除。 失败的话,抛出异常! 70 System.out.println("llist.removeLast():"+llist.removeLast()); 71 System.out.println("llist:"+llist); 72 // (03) 获取最后一个元素。 失败的话,抛出异常! 73 System.out.println("llist.getLast():"+llist.getLast()); 74 75 76 System.out.println("\nTest \"offerLast(), pollLast(), peekLast()\""); 77 // (01) 将“20”添加到第一个位置。 返回true。 78 llist.offerLast("20"); 79 System.out.println("llist:"+llist); 80 // (02) 将第一个元素删除。 失败的话,返回null。 81 System.out.println("llist.pollLast():"+llist.pollLast()); 82 System.out.println("llist:"+llist); 83 // (03) 获取第一个元素。 失败的话,返回null。 84 System.out.println("llist.peekLast():"+llist.peekLast()); 85 86 87 88 // 将第3个元素设置300。不建议在LinkedList中使用此操作,因为效率低! 89 llist.set(2, "300"); 90 // 获取第3个元素。不建议在LinkedList中使用此操作,因为效率低! 91 System.out.println("\nget(3):"+llist.get(2)); 92 93 94 // ---- toArray(T[] a) ---- 95 // 将LinkedList转行为数组 96 String[] arr = (String[])llist.toArray(new String[0]); 97 for (String str:arr) 98 System.out.println("str:"+str); 99 100 // 输出大小 101 System.out.println("size:"+llist.size()); 102 // 清空LinkedList 103 llist.clear(); 104 // 判断LinkedList是否为空 105 System.out.println("isEmpty():"+llist.isEmpty()+"\n"); 106 107 } 108 109 /** 110 * 将LinkedList当作 LIFO(后进先出)的堆栈 111 */ 112 private static void useLinkedListAsLIFO() { 113 System.out.println("\nuseLinkedListAsLIFO"); 114 // 新建一个LinkedList 115 LinkedList stack = new LinkedList(); 116 117 // 将1,2,3,4添加到堆栈中 118 stack.push("1"); 119 stack.push("2"); 120 stack.push("3"); 121 stack.push("4"); 122 // 打印“栈” 123 System.out.println("stack:"+stack); 124 125 // 删除“栈顶元素” 126 System.out.println("stack.pop():"+stack.pop()); 127 128 // 取出“栈顶元素” 129 System.out.println("stack.peek():"+stack.peek()); 130 131 // 打印“栈” 132 System.out.println("stack:"+stack); 133 } 134 135 /** 136 * 将LinkedList当作 FIFO(先进先出)的队列 137 */ 138 private static void useLinkedListAsFIFO() { 139 System.out.println("\nuseLinkedListAsFIFO"); 140 // 新建一个LinkedList 141 LinkedList queue = new LinkedList(); 142 143 // 将10,20,30,40添加到队列。每次都是插入到末尾 144 queue.add("10"); 145 queue.add("20"); 146 queue.add("30"); 147 queue.add("40"); 148 // 打印“队列” 149 System.out.println("queue:"+queue); 150 151 // 删除(队列的第一个元素) 152 System.out.println("queue.remove():"+queue.remove()); 153 154 // 读取(队列的第一个元素) 155 System.out.println("queue.element():"+queue.element()); 156 157 // 打印“队列” 158 System.out.println("queue:"+queue); 159 } 160 }
运行结果:
Test "addFirst(), removeFirst(), getFirst()" llist:[10, 1, 4, 2, 3] llist.removeFirst():10 llist:[1, 4, 2, 3] llist.getFirst():1 Test "offerFirst(), pollFirst(), peekFirst()" llist:[10, 1, 4, 2, 3] llist.pollFirst():10 llist:[1, 4, 2, 3] llist.peekFirst():1 Test "addLast(), removeLast(), getLast()" llist:[1, 4, 2, 3, 20] llist.removeLast():20 llist:[1, 4, 2, 3] llist.getLast():3 Test "offerLast(), pollLast(), peekLast()" llist:[1, 4, 2, 3, 20] llist.pollLast():20 llist:[1, 4, 2, 3] llist.peekLast():3 get(3):300 str:1 str:4 str:300 str:3 size:4 isEmpty():true useLinkedListAsLIFO stack:[4, 3, 2, 1] stack.pop():4 stack.peek():3 stack:[3, 2, 1] useLinkedListAsFIFO queue:[10, 20, 30, 40] queue.remove():10 queue.element():20 queue:[20, 30, 40]
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