[LinkedList 简介](#LinkedList 简介)
LinkedList
是一个基于双向链表实现的集合类,经常被拿来和 ArrayList
做比较。关于 LinkedList
和ArrayList
的详细对比,我们 Java 集合常见面试题总结(上)有详细介绍到。
双向链表
不过,我们在项目中一般是不会使用到 LinkedList
的,需要用到 LinkedList
的场景几乎都可以使用 ArrayList
来代替,并且,性能通常会更好!就连 LinkedList
的作者约书亚 · 布洛克(Josh Bloch)自己都说从来不会使用 LinkedList
。
另外,不要下意识地认为 LinkedList
作为链表就最适合元素增删的场景。我在上面也说了,LinkedList
仅仅在头尾插入或者删除元素的时候时间复杂度近似 O(1),其他情况增删元素的平均时间复杂度都是 O(n) 。
[LinkedList 插入和删除元素的时间复杂度?](#LinkedList 插入和删除元素的时间复杂度?)
- 头部插入/删除:只需要修改头结点的指针即可完成插入/删除操作,因此时间复杂度为 O(1)。
- 尾部插入/删除:只需要修改尾结点的指针即可完成插入/删除操作,因此时间复杂度为 O(1)。
- 指定位置插入/删除:需要先移动到指定位置,再修改指定节点的指针完成插入/删除,不过由于有头尾指针,可以从较近的指针出发,因此需要遍历平均 n/4 个元素,时间复杂度为 O(n)。
[LinkedList 为什么不能实现 RandomAccess 接口?](#LinkedList 为什么不能实现 RandomAccess 接口?)
RandomAccess
是一个标记接口,用来表明实现该接口的类支持随机访问(即可以通过索引快速访问元素)。由于 LinkedList
底层数据结构是链表,内存地址不连续,只能通过指针来定位,不支持随机快速访问,所以不能实现 RandomAccess
接口。
[LinkedList 源码分析](#LinkedList 源码分析)
这里以 JDK1.8 为例,分析一下 LinkedList
的底层核心源码。
LinkedList
的类定义如下:
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
//...
}
LinkedList
继承了 AbstractSequentialList
,而 AbstractSequentialList
又继承于 AbstractList
。
阅读过 ArrayList
的源码我们就知道,ArrayList
同样继承了 AbstractList
, 所以 LinkedList
会有大部分方法和 ArrayList
相似。
LinkedList
实现了以下接口:
List
: 表明它是一个列表,支持添加、删除、查找等操作,并且可以通过下标进行访问。Deque
:继承自Queue
接口,具有双端队列的特性,支持从两端插入和删除元素,方便实现栈和队列等数据结构。需要注意,Deque
的发音为 "deck" [dɛk],这个大部分人都会读错。Cloneable
:表明它具有拷贝能力,可以进行深拷贝或浅拷贝操作。Serializable
: 表明它可以进行序列化操作,也就是可以将对象转换为字节流进行持久化存储或网络传输,非常方便。
LinkedList 类图
LinkedList
中的元素是通过 Node
定义的:
private static class Node<E> {
E item;// 节点值
Node<E> next; // 指向的下一个节点(后继节点)
Node<E> prev; // 指向的前一个节点(前驱结点)
// 初始化参数顺序分别是:前驱结点、本身节点值、后继节点
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
初始化
LinkedList
中有一个无参构造函数和一个有参构造函数。
// 创建一个空的链表对象
public LinkedList() {
}
// 接收一个集合类型作为参数,会创建一个与传入集合相同元素的链表对象
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
插入元素
LinkedList
除了实现了 List
接口相关方法,还实现了 Deque
接口的很多方法,所以我们有很多种方式插入元素。
我们这里以 List
接口中相关的插入方法为例进行源码讲解,对应的是add()
方法。
add()
方法有两个版本:
add(E e)
:用于在LinkedList
的尾部插入元素,即将新元素作为链表的最后一个元素,时间复杂度为 O(1)。add(int index, E element)
:用于在指定位置插入元素。这种插入方式需要先移动到指定位置,再修改指定节点的指针完成插入/删除,因此需要移动平均 n/2 个元素,时间复杂度为 O(n)。
获取元素
LinkedList
获取元素相关的方法一共有 3 个:
getFirst()
:获取链表的第一个元素。getLast()
:获取链表的最后一个元素。get(int index)
:获取链表指定位置的元素。
删除元素
LinkedList
删除元素相关的方法一共有 5 个:
removeFirst()
:删除并返回链表的第一个元素。removeLast()
:删除并返回链表的最后一个元素。remove(E e)
:删除链表中首次出现的指定元素,如果不存在该元素则返回 false。remove(int index)
:删除指定索引处的元素,并返回该元素的值。void clear()
:移除此链表中的所有元素。
遍历链表
推荐使用for-each
循环来遍历 LinkedList
中的元素, for-each
循环最终会转换成迭代器形式。
LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
list.add("apple");
list.add("banana");
list.add("pear");
for (String fruit : list) {
System.out.println(fruit);
}
LinkedList
的遍历的核心就是它的迭代器的实现。