老程序员分享:java容器体系(三)

简介: 老程序员分享:java容器体系(三)

  LinkedList 是 List 的又一种实现方法,首先看一下它的类图:


  LinkedList 继承自 AbstractSequentialList, 实现了Deque、Cloneable、Serializable 接口,同 ArrayList 一样,它包含了AbstractList 的所有的行为特征,但它的实现方式是链表,而且是双向链表。


1、成员变量


  LinkedList 提供了四个成员变量


transient int size = 0; // LinkedList 的容量


transient Node //代码效果参考:http://www.jhylw.com.cn/385825795.html

first; // 第一个节点

transient Node last; // 最后一个节点


protected transient int modCount = 0; // List结构化修改的次数(size大小发生改变的操作都会增加)


  可以看到,四个变量都使用了 transient 进行修饰,在序列化的时候这三个变量不会序列化。


  Node 是 LinkedList 的私有内部类,实现代码如下:


private static class Node {


E item; // 当前节点的元素


Node next; // 后一节点的引用地址


Node prev; // 前一节点的引用地址


Node(Node prev, E element, Node next) {


// 节点初始化时会带有三个参数,前一节点引用、当前节点元素和后一节点引用


this.item = element;


this.next = next;


this.prev = prev;


}


}


2、构造函数


public LinkedList() {


}


public LinkedList(Collection<? extends E> c) {


this();


addAll(c);


}


  LinkedList 提供了两个构造函数,一个是无参数构造函数;另一个是带有 Collection 类型参数的构造函数。可以看到,与ArrayList不同,LinkedList 并不需要设置初始容量。


3、实现自Deque的方法


  Deque 是一个队列接口,表明该类的实现类是一个双向队列,实现了 Queue。Queue 提供了 add(E e)、offer(E e)、remove()、poll()、element()、peek() 方法,Deque 提供了addFirst(E e)、addLast(E e)、offerFirst(E e)、offerLast(E e)、removeFirst()、removeLast()、pollFirst()、pollLast()、getFirst()、getLast()、peekFirst()、peekLast()等。


  Queue 提供的方法主要是队列头部取出以及尾部的加入方法,是FIFO(先入先出)的数据结构;Deque 在队列的头部和尾部均可以获取、添加、以及删除。下面分析一下具体方法的实现:


  (1)add(E e) 方法


public boolean add(E e) { // 在尾部添加一个元素,等同于 addLast(E e)


linkLast(e);


return true;


}


void linkLast(E e) {


final Node l = last;


final Node newNode = new Node(l, e, null);


last = newNode;


if (l == null) // 加入之前,last 未初始化


first = newNode; // 初始化 first,此时first = last


else


l.next = newNode;


size++; // 元素数量+1


modCount++; // 修改次数+1


}


  (2)offer(E e) 方法 其实使用的是add方法


public boolean offer(E e) {


return add(e);


}


   (3) remove() 方法


public E remove() { // 删除队列的第一个接地那


return removeFirst();


}


public E removeFirst() {


final Node f = first;


if (f == null) // first 未初始化,表示队列里无数据


throw new NoSuchElementException();


return unlinkFirst(f);


}


private E unlinkFirst(Node f) { // 删除第一个相等的元素


// assert f == first && f != null;


final E element = f.item;


final Node next = f.next;


f.item = null;


f.next = null; // help GC


first = next;


if (next == null) // 即此时first=null时,队列里没有元素,last也置为null


last = null;


else


next.prev = null; // 前驱节点释放


size--; // 队列元素数量-1


modCount++; // 结构化修改数量+1


return element;


}


  (4)poll() 方法


public E poll() { // 删除队列头部的第一个元素并返回


final Node f = first;


return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);


}


  poll() 方法和 remove() 方法差不多,都是使用 unlinkFirst(E e) 删除头部的第一个元素,但是和 remove(E e) 不同的是,在队列为空的情况下调用 poll() 会返回 null,而 remove() 方法会抛出 NoSuchElementException 异常(其实是使用removeFirst(E e) 方法抛出的异常)。


  (5)element() 方法


public E element() { // 返回头部节点的元素


return getFirst();


}


public E getFirst() {


final Node f = first;


if (f == null) // 队列为空时,抛出异常


throw new NoSuchElementException();


return f.item;


}


  (6)peek() 方法


public E peek() {


final Node f = first;


return (f == null) ? null : f.item;


}


  peek() 和 element() 方法都是返回队列的头部节点,队列为空时,peek() 会返回 null ,element() 会抛出 NoSuchElementException 异常。


  以上是Queue 提供的方法,其实还有 Collection 当中的方法,后面再介绍,下面介绍 Dueue 的方法。


  (1)addFirst(E e)


public void addFirst(E e) { // 在队列的头部添加元素


linkFirst(e);


}


private void linkFirst(E e) {


final Node f = first;


final Node newNode = new Node(null, e, f);


first = newNode;


if (f == null) // 队列为空时,新加入节点是last,first为null


last = newNode;


else


f.prev = newNode;


size++;


modCount++;


}


  (2)addLast(E e)


public void addLast(E e) { // 等同于add(E e)和offer(E e),只是没有返回值


linkLast(e);


}


  (3)offerFirst(E e)


public boolean offerFirst(E e) { // 等同于addFirst(E e),有返回值


addFirst(e);


return true;


}


  (4)offerLast(E e)


public boolean offerLast(E e) { // 等同于addLast(E e),有返回值


addLast(e);


return true;


}


  (5)push(E e)


public void push(E e) {


addFirst(e);


}


  (6)pop(E e)


public E pop() { // 删除队列头部元素并返回,队列为空会抛出异常


return removeFirst();


}


4、其他方法


  (1)get(int index)方法


public E get(int index) { // 获取指定位置的元素


checkElementIndex(index);


return node(index).item;


}


private void checkElementIndex(int index) {


if (!isElementIndex(index)) // 判断是否 0<=index

throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));


}


private boolean isElementIndex(int index) {


return index >= 0 && index [span style="color: rgba(0, 0, 0, 1)"> size;


}


private String outOfBoundsMsg(int index) {


return "Index: "+index+", Size: "+size;


}


Node node(int index) { // 这个才是真正的获取指定位置元素的方法,获取的是引用


// assert isElementIndex(index);


if (index < (size ] 1)) { // index < size/2,从头部开始遍历,否则从尾部开始遍历


Node x = first;


for (int i = 0; i < index; i++)


x = x.next;


return x;


} else {


Node x = last;


for (int i = size - 1; i > index; i--)


x = x.prev;


return x;


}


}


  (2)set(int index,E element)


public E set(int index, E element) {


checkElementIndex(index);


Node x = node(index); // 将获取到指定位置的引用返回


E oldVal = x.item;


x.item = element;


return oldVal;


}


  (3)add(int index, E element)


public void add(int index, E element) {


checkPositionIndex(index);


if (index == size)


linkLast(element); // 从尾部添加元素


else


// 获取指定位置元素的引用,其前驱节点改为新元素


linkBefore(element, node(index));


}


void linkBefore(E e, Node succ) {


// assert succ != null;


final Node pred = succ.prev;


final Node newNode = new Node(pred, e, succ);


succ.prev = newNode;


if (pred == null)


first = newNode;


else


pred.next = newNode;


size++;


modCount++;


}


  (4)indexOf(Object o)


public int indexOf(Object o) { // 从头部遍历,返回头一个等于输入参数的元素位置


int index = 0;


if (o == null) { // 为 null 时,判断元素等于null,否则调用equals判断元素相等


for (Node x = first; x != null; x = x.next) {


if (x.item == null)


return index;


index++;


}


} else {


for (Node x = first; x != null; x = x.next) {


if (o.equals(x.item))


return index;


index++;


}


}


return -1;


}


  (5)itrator() 方法


  LinkedList 中本身没有 itrator() 的方法体,方法体在其父类 AbstractSequentialList 中,它实际使用的也是 AbstractList 的实现。


  (6)listItrator() 方法


  当然 ListedList 作为 AbstractList 的子孙类,同样提供了 listItrator() 方法,既可以向前遍历,也可以向后遍历。其返回类型 Iterator 的实现方式也是内部类:


// 无参数的实现方式在 AbstractList 中已经实现


public ListIterator listIterator(int index) {


checkPositionIndex(index);


return new ListItr(index);


}


private class ListItr implements ListIterator {


private Node lastReturned;


private Node next;


private int nextIndex;


private int expectedModCount = modCount;


ListItr(int index) {


// assert isPositionIndex(index);


next = (index == size) ? null : node(index); // 下一节点位置


nextIndex = index;


}


public boolean hasNext() {


return nextIndex [span style="color: rgba(0, 0, 0, 1)"> size;


}


public E next() {


checkForComodification();


if (!hasNext())


throw new NoSuchElementException();


lastReturned = next;


next = next.next;


nextIndex++;


return lastReturned.item;


}


public boolean hasPrevious() {


return nextIndex > 0<span style="color: rg

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