LinkedList内部是通过链表来实现的
LinkedList内部是通过链表来实现的,那么就少不了节点,所以在源码中必然能找到这样一个节点。
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;
}
}
节点中定义了三个成员变量:E item(节点的存储内容)、Node next(记录下一个节点的指针)、Node prev(记录后一个节点的指针),其构造方法我觉得很巧妙,该构造函数的三个参数中就包含了它的前一个节点,节点保存的内容,和它的后一个节点,只要通过这个构造函数new出的新节点就自动实现了节点间的链接,在后面的增删改查操作中我们会发现,通过这个构造方法我们可以省去很多Node next和Node prev指针指来指去的操作。
在LinkedList中有可以看到这样两个成员变量Node first和Node last
/**
* 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;
这个两个成员变量很关键,主要用来记录链表的头和尾,这样方便我们在CRUD操作的过程中来查找到相应位置的节点。通过分析源码可以知道LinkedList其实是用的是双向链表来实现的。
在分析一个数据结构的时候,从相关add方法分析走能很好的理清数据结构的脉络。
/**
* Links e as first element.
*/
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first;
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
first = newNode;
if (f == null)
last = newNode;
else
f.prev = newNode;
size++;
modCount++;
}
linkFirst顾名思义,就是将节点链接到第一个。该方法首先是拿到链表的first(第一个)节点,然后通过那个巧妙的节点构造函数构造出一个新节点,然后将记录链表头的first指向这个新的节点,如果之前那个记录链表头的first节点等于null,说明当前链表中还没有一个节点(空链表),所以就将记录链表尾的last节点也指向这个新节点;如果之前那个记录链表头的first节点不为null,那么就将之前的第一个节点的prev指针指向新节点,在节点的构造函数中就完成了新节点的next指针指向之前的第一个节点,所以这样就形成了节点间的双向记录。
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* <p>This method is equivalent to {
@link
#add}.
*
*
@param
e the element to add
*/
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
再来看看linkLast方法是如何实现的:
/**
* Links e as last element.
*/
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++;
}
这个方法是不是和linkFirst方法很像,它首先是拿到记录链表的last节点,然后又通过那个巧妙的构造方法构造一个新的节点,最后同样是判断之前记录链表的last节点为不为null,如果为null说明链表依然是空的,所以就将记录链表头的first指向该新节点,如果不为null说明链表之前已经有节点了,此时只需要将之前的那个尾节点的next指针指向当前新节点即可,同样是构造方法帮助我们完成了新节点的prev指针指向前一个节点。所以我觉得那个节点的构造函数很巧妙。
虽然代码和简洁,但却比较难理解,这个方法的两个参数分别表示:插入新节点的元素、需要在哪个节点前插入的节点。结合下面的这张图来分析:
比如我现在想在Node3前面插入一个节点,那么当前的succ = Node3,所以这句代码final Node pred = succ.prev;执行后pred = Node2,再通过那个巧妙的节点构造函数就将新节点链接上去了,如图:
这时候再通这句代码succ.prev = newNode;就Node3的prev指针指向了插入的新节点。后面的判读pred为不为null是为了知道是不是再第一个节点前插入新节点,如果是在第一个节点前插入新节点,那么就将记录链表头的first指针指向新节点,否则就pred的next指针指向插入的新节点,这样就完成了 新节点的插入操作。如图:
/**
* Unlinks non-null first node f.
*/
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final Node<E> next = f.next;
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next;
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
该方法是移除第一个节点,首先是通过传入的first指针拿到第一个节点的内容,然后拿到它的下一个节点,再将第一个节点的内容和指向下个节点的next指针置空,方便GC回收。下一步便是将记录头节点的first指向final Node next = f.next;拿到的这个节点,如果这个的节点为空,那么last = null(说明链表在移除第一个节点前只有一个节点),否则就将拿到的这个节点中的prev指针置空,表示这个节点就是第一个节点。
/**
* Unlinks non-null last node l.
*/
private E unlinkLast(Node<E> l) {
// assert l == last && l != null;
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev;
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
last = prev;
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
这个方法和unlinkFirst的实现基本差不多,此方法的作用是移除链表中的最后一个节点。只要清楚了unlinkFirst这个方法,那么unlinkLast也就清楚了。
/**
* Unlinks non-null node x.
*/
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
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;
}
此方法是移除链表中指定的节点,在移除这个节点前肯定需要拿到这个节点prev指针和next指针所记录的节点,并需要判断prev指针和next是否为空,prev指针为空表示这个节点就是第一个节点,next指针为空表示这个节点就是最后一个节点。关键代码便是通过判断将拿到的prev节点的next指针指向拿到的next节点,以及将拿到的next节点的prev指针指向拿到的prev节点。
在LinkedList中有一个根据索引查找相应节点的方法,此方法的源码如下:
/**
* Returns the (non-null) Node at the specified element index.
*/
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;
}
}
在这个方法中可以看到用到了折半查找的算法,当传入一个索引后会判断index < (size >> 1),如果index小于size的一半,则从前往后找节点;否则就从后往前找节点。
通过对LinkedList的分析后,对数据结构中的链表有了新的认识,在LinkedList中用的链表是双向链表,其实通过双向循环链表也可以来实现,如果是通过双向循环链表可以不需要last这个记录链表尾的变量了,只需要一个first变量记录链表的头,也可以实现从前往后和从后往前的查找等操作。
转载地址:https://my.oschina.net/devbird/blog/807571 感谢原作者?