From 2d08da6fc4fe260370207988b9876ac51f7b5724 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: xfhy666 Date: Mon, 17 Sep 2018 11:37:06 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?LinkedList=E5=85=A8=E9=9D=A2=E8=A7=A3=E6=9E=90?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit LinkedList全面解析 --- java/basis/linkedlist.md | 953 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++-- 1 file changed, 927 insertions(+), 26 deletions(-) diff --git a/java/basis/linkedlist.md b/java/basis/linkedlist.md index ab1b1cc1..c8d77bc2 100644 --- a/java/basis/linkedlist.md +++ b/java/basis/linkedlist.md @@ -1,59 +1,960 @@ -## [ ](https://yikun.github.io/2015/04/05/Java-LinkedList%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E5%8E%9F%E7%90%86%E5%8F%8A%E5%AE%9E%E7%8E%B0/)一、 概述 +## 一、概述 +> LinkedList，相对于ArrayList，大家可能平时使用LinkedList要少一些，其实有时候使用LinkedList比ArrayList效率高很多，当然，这得视情况而定。 -> 以双向链表实现。链表无容量限制，但双向链表本身使用了更多空间，也需要额外的链表指针操作。 -> -> 按下标访问元素—get\(i\)/set\(i,e\) 要悲剧的遍历链表将指针移动到位\(如果i>数组大小的一半，会从末尾移起\)。 -> -> 插入、删除元素时修改前后节点的指针即可，但还是要遍历部分链表的指针才能移动到下标所指的位置，只有在链表两头的操作—add\(\)，addFirst\(\)，removeLast\(\)或用iterator\(\)上的remove\(\)能省掉指针的移动。 +本文将带大家深入LinkedList源码，分析其背后的实现原理，以便以后在合适的情况下进行使用。 -LinkedList是一个简单的数据结构，与ArrayList不同的是，他是基于链表实现的。 +之前我所知道的LinkedList的知识： -> Doubly-linked list implementation of the List and Deque interfaces. Implements all optional list operations, and permits all elements \(including null\). +- LinkedList底层是链表结构 +- 插入和删除比较快（O(1)），查询则相对慢一些（O(n)） +- 因为是链表结构，所以分配的空间不要求是连续的 +## 二、链表 +> 因为LinkedList源码中很多地方是进行链表操作,所以先带大家复习一下链表的基础知识. + +### 1. 单链表 + +![](http://olg7c0d2n.bkt.clouddn.com/18-5-8/63677937.jpg) + +一个节点中包含数据和下一个节点的指针(注意,是下一个节点的指针,而不是下一个节点数据的指针),尾节点没有下一个节点,所以指向null.访问某个节点只能从头节点开始查找,然后依次往后遍历. + +### 2. 单向循环链表 + +![](http://olg7c0d2n.bkt.clouddn.com/18-5-8/47063362.jpg) + +单向循环链表比单链表多了一个尾节点的指针指向的是头结点. + +### 3. 双向链表 + +![](http://olg7c0d2n.bkt.clouddn.com/18-5-8/73677769.jpg) + +双向链表的每个节点包含以下数据:上一个节点的指针,自己的数据,下一个节点的指针.尾节点没有下一个节点,所以指向null.这样的结构,比如我拿到链表中间的一个节点,即可以往前遍历,也可以往后遍历. + +### 4. 双向循环链表 + +![](http://olg7c0d2n.bkt.clouddn.com/18-5-8/5983848.jpg) + +双向循环链表的尾节点的下一个节点是头结点,头节点的上一个节点是尾节点. + +## 三、LinkedList的继承关系 + +![](http://olg7c0d2n.bkt.clouddn.com/18-5-8/60559373.jpg) + +源码中的定义: ```java -LinkedList list = new LinkedList(); -list.add("语文: 1"); -list.add("数学: 2"); -list.add("英语: 3"); +public class LinkedList + extends AbstractSequentialList + implements List, Deque, Cloneable, java.io.Serializable ``` +- AbstractSequentialList这个类提供了List的一个骨架实现接口，以尽量减少实现此接口所需的工作量由“顺序访问”数据存储（如链接列表）支持。对于随机访问数据（如数组），应使用AbstractList优先于此类。 + +- 实现了List接口,意味着LinkedList元素是有序的,可以重复的,可以有null元素的集合. + +- Deque是Queue的子接口,Queue是一种队列形式,而Deque是双向队列,它支持从两个端点方向检索和插入元素. + +- 实现了Cloneable接口,标识着可以它可以被复制.注意,ArrayList里面的clone()复制其实是浅复制(不知道此概念的赶快去查资料,这知识点非常重要). + +- 实现了Serializable 标识着集合可被序列化。 -结构也相对简单一些，如下图所示： -![](https://cloud.githubusercontent.com/assets/1736354/6997435/92fab224-dbed-11e4-932a-4c5593a2abb7.png "linkedlist") +## 四、看LinkedList源码前的准备 -### 二、 set和get函数 {#2-_set和get函数} +### 1. 节点定义 ```java -public E set(int index, E element) { - checkElementIndex(index); - Node x = node(index); - E oldVal = x.item; - x.item = element; - return oldVal; +private static class Node { + E item; //该节点的数据 + Node next; //指向下一个节点的指针 + Node prev; //指向上一个节点的指针 + + Node(Node prev, E element, Node next) { + this.item = element; + this.next = next; + this.prev = prev; + } } -public E get(int index) { - checkElementIndex(index); - return node(index).item; +``` + +Node是LinkedList的静态内部类. + +为什么是静态内部类?我觉得可能原因如下:普通内部类会有外部类的强引用,而静态内部类就没有.有外部类的强引用的话,很容易造成内存泄漏,写成静态内部类可以避免这种情况的发生. + +### 2. 成员变量 + +看构造方法之前先看看几个属性: + +```java +//链表长度 +transient int size = 0; +/** +* 头结点 +*/ +transient Node first; + +/** +* 尾节点 +*/ +transient Node last; +``` + +这里为什么要存在一个成员变量尾节点?我感觉是为了方便,比如查找相应索引处元素+插入元素到最后.查找相应索引处元素时,先判断索引是在前半段还是在后半段,如果是在后半段,那么直接从尾节点出发,从后往前进行查找,这样速度更快.在插入元素到最后时,可以直接通过尾节点方便的进行插入. + +### 3. 构造方法 +下面是构造方法源码: + +```java +/** +* 构造一个空列表 +*/ +public LinkedList() { +} + +/** +* 构造列表通过指定的集合 +*/ +public LinkedList(Collection c) { + this(); + addAll(c); } ``` -这两个函数都调用了`node`函数，该函数会以O\(n/2\)的性能去获取一个节点，具体实现如下所示： +两个构造方法都比较简单,就是构造一个列表,其中的addAll()方法待会儿放到后面分析. + +**思考:为什么LinkedList没有提供public LinkedList(int initialCapacity)这种构建指定大小列表的构造方式?** + +因为ArrayList有这种构造方法`public ArrayList(int initialCapacity)`,ArrayList提供这种构造方法的好处在于在知道需要多大的空间的情况下,可以按需构造列表,无需浪费多余的空间和不必要的生成新数组的操作.而LinkedList可以很轻松动态的增加元素(O(1)),所以没必要一开始就构造一个有很多元素的列表,到时需要的时候再按需加上去就行了. + +## 五、添加元素 + +### 1. add(E e) + +方法作用:将e添加到链表末尾,返回是否添加成功 ```java +/** +* 添加指定元素到链表尾部 +*/ +public boolean add(E e) { + linkLast(e); + return true; +} +/** +* Links e as last element.将e添加到尾部 +*/ +void linkLast(E e) { + //1. 暂记尾节点 + final Node l = last; + //2. 构建节点 前一个节点是之前的尾节点 + final Node newNode = new Node<>(l, e, null); + //3. 新建的节点是尾节点了 + last = newNode; + //4. 判断之前链表是否为空 + //为空则将新节点赋给头结点(相当于空链表插入第一个元素,头结点等于尾节点) + //非空则将之前的尾节点指向新节点 + if (l == null) + first = newNode; + else + l.next = newNode; + //5. 链表长度增加 + size++; + modCount++; +} +``` + +大体思路: + +1. 构建一个新的节点 +2. 将该新节点作为新的尾节点.如果是空链表插入第一个元素,那么头结点=尾节点=新节点;如果不是,那么将之前的尾节点指向新节点. +3. 增加链表长度 + +**小细节** +`boolean add(E e)`添加成功返回true,添加失败返回false.我们在代码中没有看到有返回false的情况啊,直接在代码中写了个返回true,什么判断条件都没有,啊?? + +![](http://olg7c0d2n.bkt.clouddn.com/18-4-20/58741120.jpg) + +仔细想想,分配内存空间不是必须是连续的,所以只要是还能给它分配空间,就不会添加失败.当空间不够分配时(内存溢出),会抛出OutOfMemory. + + +### 2. addLast(E e) + +方法作用:添加元素到末尾. 内部实现和`add(E e)`一样. + +```java +public void addLast(E e) { + linkLast(e); +} +``` + +### 3. addFirst(E e) + +方法作用:添加元素到链表头部 + +```java +public void addFirst(E e) { + linkFirst(e); +} +/** +* 添加元素到链表头部 +*/ +private void linkFirst(E e) { + //1. 记录头结点 + final Node f = first; + //2. 创建新节点 next指针指向之前的头结点 + final Node newNode = new Node<>(null, e, f); + //3. 新建的节点就是头节点了 + first = newNode; + //4. 判断之前链表是否为空 + //为空则将新节点赋给尾节点(相当于空链表插入第一个元素,头结点等于尾节点) + //非空则将之前的头结点的prev指针指向新节点 + if (f == null) + last = newNode; + else + f.prev = newNode; + //5. 链表长度增加 + size++; + modCount++; +} +``` + +大体思路: + +1. 构建一个新的节点 +2. 将该新节点作为新的头节点.如果是空链表插入第一个元素,那么头结点=尾节点=新节点;如果不是,那么将之前的头节点的prev指针指向新节点. +3. 增加链表长度 + +### 4. push(E e) + +方法作用:添加元素到链表头部 这里的意思比拟压栈.和pop(出栈:移除链表第一个元素)相反. + +内部实现是和`addFirst()`一样的. + +```java +public void push(E e) { + addFirst(e); +} +``` + +### 5. offer(),offerFirst(E e),offerLast(E e) + +方法作用:添加元素到链表头部. 内部实现其实就是`add(e)` + +```java +public boolean offer(E e) { + return add(e); +} +public boolean offerFirst(E e) { + addFirst(e); + return true; +} + +/** +* 添加元素到末尾 +*/ +public boolean offerLast(E e) { + addLast(e); + return true; +} +``` + +### 6. add(int index, E element) + +方法作用:添加元素到指定位置,可能会抛出`IndexOutOfBoundsException` + +```java +//添加元素到指定位置 +public void add(int index, E element) { + //1. 越界检查 + checkPositionIndex(index); + + //2. 判断一下index大小 + //如果是和list大小一样,那么就插入到最后 + //否则插入到index处 + if (index == size) + linkLast(element); + else + linkBefore(element, node(index)); +} + +//检查是否越界 +private void checkPositionIndex(int index) { + if (!isPositionIndex(index)) + throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); +} + +/** +* Returns the (non-null) Node at the specified element index. +返回指定元素索引处的（非空）节点。 +*/ Node node(int index) { // assert isElementIndex(index); + + /** + * 这里的思想非常巧妙,如果index在链表的前半部分,那么从first开始往后查找 + 否则,从last往前面查找 + */ + //1. 如果index> 1)) { + //2. 记录下第一个节点 Node x = first; + //3. 循环从第一个节点开始往后查,直到到达index处,返回index处的元素 for (int i = 0; i < index; i++) x = x.next; return x; } else { + //index在链表的后半部分 + //4. 记录下最后一个节点 Node x = last; + //5. 循环从最后一个节点开始往前查,直到到达index处,返回index处的元素 for (int i = size - 1; i > index; i--) x = x.prev; return x; } } +/** +* Links e as last element. +将e链接到list最后一个元素 +*/ +void linkLast(E e) { + //1. 记录最后一个元素l + final Node l = last; + //2. 构建一个新节点,数据为e,前一个是l,后一个是null + final Node newNode = new Node<>(l, e, null); + //3. 现在新节点是最后一个元素了,所以需要记录下来 + last = newNode; + //4. 如果之前list为空,那么first=last=newNode,只有一个元素 + if (l == null) + first = newNode; + else + //5. 非空的话,那么将之前的最后一个指向新的节点 + l.next = newNode; + //6. 链表长度+1 + size++; + modCount++; +} + +/** +* Inserts element e before non-null Node succ. +在非null节点succ之前插入元素e。 +*/ +void linkBefore(E e, Node succ) { + // assert succ != null; + //1. 记录succ的前一个节点 + final Node pred = succ.prev; + //2. 构建一个新节点,数据是e,前一个节点是pred,下一个节点是succ + final Node newNode = new Node<>(pred, e, succ); + //3. 将新节点作为succ的前一个节点 + succ.prev = newNode; + //4. 判断pred是否为空 + //如果为空,那么说明succ是之前的头节点,现在新节点在succ的前面,所以新节点是头节点 + if (pred == null) + first = newNode; + else + //5. succ的前一个节点不是空的话,那么直接将succ的前一个节点指向新节点就可以了 + pred.next = newNode; + //6. 链表长度+1 + size++; + modCount++; +} +``` + +大体思路: + +1. 首先判断一下插入的位置是在链表的最后还是在链表中间. +2. 如果是插入到链表末尾,那么将之前的尾节点指向新节点 +3. 如果是插入到链表中间 + 1. 需要先找到链表中index索引处的节点. + 2. 将新节点赋值为index处节点的前一个节点 + 3. 将index处节点的前一个节点的next指针赋值为新节点 + +> 哇,这里描述起来有点困难,,,,不知道我描述清楚没有.如果没看懂我的描述,看一下代码+再结合代码注释+画一下草图应该更清晰一些. + +### 6. addAll(int index, Collection c) + +方法作用:将指定集合的所有元素插入到index位置 + +```java +//将指定集合的所有元素插入到末尾位置 +public boolean addAll(Collection c) { + return addAll(size, c); +} + +//将指定集合的所有元素插入到index位置 +public boolean addAll(int index, Collection c) { + //1. 入参合法性检查 + checkPositionIndex(index); + + //2. 将集合转成数组 + Object[] a = c.toArray(); + //3. 记录需要插入的集合元素个数 + int numNew = a.length; + //4. 如果个数为0,那么插入失败,不继续执行了 + if (numNew == 0) + return false; + + //5. 判断一下index与size是否相等 + //相等则插入到链表末尾 + //不相等则插入到链表中间 index处 + Node pred, succ; + if (index == size) { + succ = null; + pred = last; + } else { + //找到index索引处节点 这样就可以方便的拿到该节点的前后节点信息 + succ = node(index); + //记录index索引处节点前一个节点 + pred = succ.prev; + } + + //6. 循环将集合中所有元素连接到pred后面 + for (Object o : a) { + @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o; + Node newNode = new Node<>(pred, e, null); + //如果前一个是空,那么将新节点作为头结点 + if (pred == null) + first = newNode; + else + //指向新节点 + pred.next = newNode; + pred = newNode; + } + + //7. 判断succ是否为空 + //为空的话,那么集合的最后一个元素就是尾节点 + //非空的话,那么将succ连接到集合的最后一个元素后面 + if (succ == null) { + last = pred; + } else { + pred.next = succ; + succ.prev = pred; + } + + //8. 链表长度+numNew + size += numNew; + modCount++; + return true; +} +``` + +大体思路: + +1. 将需要添加的集合转成数组a +2. 判断需要插入的位置index是否等于链表长度size,如果相等则插入到链表最后;如果不相等,则插入到链表中间,还需要找到index处节点succ,方便拿到该节点的前后节点信息. +3. 记录index索引处节点的前一个节点pred,循环将集合中所有元素连接到pred的后面 +4. 将集合最后一个元素的next指针指向succ,将succ的prev指针指向集合的最后一个元素 + +## 六、删除元素 + +### 1. remove(),removeFirst() + +方法作用: 移除链表第一个元素 + +```java +/** +* 移除链表第一个节点 +*/ +public E remove() { + return removeFirst(); +} + +/** +* 移除链表第一个节点 +*/ +public E removeFirst() { + final Node f = first; + //注意:如果之前是空链表,移除是要报错的哟 + if (f == null) + throw new NoSuchElementException(); + return unlinkFirst(f); +} + +/** +* Unlinks non-null first node f. +* 将第一个节点删掉 +*/ +private E unlinkFirst(Node f) { + // assert f == first && f != null; + //1. 记录第一个节点的数据值 + final E element = f.item; + //2. 记录下一个节点 + final Node next = f.next; + //3. 将第一个节点置空 帮助GC回收 + f.item = null; + f.next = null; // help GC + //4. 记录头节点 + first = next; + //5. 如果下一个节点为空,那么链表无节点了 如果不为空,将头节点的prev指针置为空 + if (next == null) + last = null; + else + next.prev = null; + //6. 链表长度-1 + size--; + modCount++; + //7. 返回删除的节点的数据值 + return element; +} +``` + +大体思路:其实就是将第一个节点移除并置空,然后将第二个节点作为头节点.思路还是非常清晰的,主要是对细节的处理. + +### 2. remove(int index) + +方法作用:移除指定位置元素 + +```java +//移除指定位置元素 +public E remove(int index) { + //检查入参是否合法 + checkElementIndex(index); + //node(index)找到index处的节点 + return unlink(node(index)); +} + +//移除节点x +E unlink(Node x) { + // assert x != null; + //1. 记录该节点数据值,前一个节点prev,后一个节点next + final E element = x.item; + final Node next = x.next; + final Node prev = x.prev; + + //2. 判断前一个节点是否为空 + if (prev == null) { + //为空的话,那么说明之前x节点是头节点 这时x的下一个节点成为头节点 + first = next; + } else { + //非空的话,将前一个节点的next指针指向x的下一个节点 + prev.next = next; + //x的prev置为null + x.prev = null; + } + + //3. 判断x后一个节点是否为空 + if (next == null) { + //为空的话,那么说明之前x节点是尾节点,这时x的前一个节点成为尾节点 + last = prev; + } else { + //为空的话,将x的下一个节点的prev指针指向prev(x的前一个节点) + next.prev = prev; + //x的next指针置空 + x.next = null; + } + + //4. x节点数据值置空 + x.item = null; + //5. 链表长度-1 + size--; + modCount++; + //6. 将x节点的数据值返回 + return element; +} +``` + +大体思路: +1. 首先找到index索引处的节点(这样就可以方便的获取该节点的前后节点),记为x +2. 记录x的前(prev)后(next)节点 +3. 将x的前一个节点prev节点的next指针指向next,将x节点的后一个节点的prev指针指向prev节点. +4. 将x节点置空,链表长度-1 + +### 3. remove(Object o) + +方法作用:从此链表中删除第一次出现的指定元素o + +```java +public boolean remove(Object o) { + //1. 判断o是否为空 + if (o == null) { + //为null 循环,找第一个数据值为null的节点 + for (Node x = first; x != null; x = x.next) { + if (x.item == null) { + //删除该节点 + unlink(x); + return true; + } + } + } else { + //非空 循环,找第一个与o的数据值相等的节点 + for (Node x = first; x != null; x = x.next) { + if (o.equals(x.item)) { + //删除该节点 + unlink(x); + return true; + } + } + } + return false; +} +``` + +大体思路: + +1. 首先判断入参是否为null +2. 如果为null,那么循环遍历链表,从头节点开始往后查找,找到第一个节点的数据值为null的,直接删除该节点. +3. 如果非null,那么循环遍历链表,从头节点开始往后查找,找到第一个节点的数据值为o的,直接删除该节点. + +这里的循环遍历链表的代码,我觉得还是比较通用的,从头节点开始,通过不断的将x赋值为下一个元素,直到遍历到为null的地方结束,这样就完美的遍历完了链表所有节点. + +### 4. removeFirstOccurrence(Object o) + +方法作用:从此链表中删除第一次出现的指定元素o. 内部其实就是上面的remove(o); + +```java +public boolean removeFirstOccurrence(Object o) { + return remove(o); +} +``` + +### 5. removeLast() + +方法作用:移除最后一个元素并返回 + +```java +public E removeLast() { + final Node l = last; + //如果链表是空的,那么就要抛出一个错误 + if (l == null) + throw new NoSuchElementException(); + return unlinkLast(l); +} +/** +* Unlinks non-null last node l. +移除链表最后一个元素 +*/ +private E unlinkLast(Node l) { + // assert l == last && l != null; + + //1. 记录尾节点数据值 + final E element = l.item; + //2. 找到尾节点的前一个节点prev + final Node prev = l.prev; + //3. 将尾节点置空 方便GC + l.item = null; + l.prev = null; // help GC + //4. 将last赋值为prev + last = prev; + //5. 判断prev是否为null + //为空的话,说明之前链表就只有1个节点,现在删了之后,头节点和尾节点都为null了 + //非空,直接将新任尾节点的next指针指向null + if (prev == null) + first = null; + else + prev.next = null; + //6. 链表长度-1 + size--; + modCount++; + //7. 返回之前尾节点数据值 + return element; +} +``` + +大体思路: + +1. 判断链表是否有节点, 没有节点直接抛错误.... +2. 首先找到倒数第二个节点(可能没有哈,没有的话,说明链表只有一个节点)prev +3. 然后将尾节点置空,prev的next指针指向null + +### 6. removeLastOccurrence(Object o) + + +方法作用:从此链表中删除最后一次出现的指定元素o. + +实现:其实和上面的remove(o)是一样的,只不过这里遍历时是从尾节点开始往前查找的. + +```java +public boolean removeLastOccurrence(Object o) { + if (o == null) { + for (Node x = last; x != null; x = x.prev) { + if (x.item == null) { + unlink(x); + return true; + } + } + } else { + for (Node x = last; x != null; x = x.prev) { + if (o.equals(x.item)) { + unlink(x); + return true; + } + } + } + return false; +} ``` -就是判断index是在前半区间还是后半区间，如果在前半区间就从head搜索，而在后半区间就从tail搜索。而不是一直从头到尾的搜索。如此设计，将节点访问的复杂度由O\(n\)变为O\(n/2\)。 +### 7. poll() + +方法作用:获取第一个元素的同时删除第一个元素,当链表无节点时,不会报错. 这里的unlinkFirst()上面已分析过. + +```java +public E poll() { + final Node f = first; + return (f == null) ? null : unlinkFirst(f); +} +``` + +### 8. pop() + +方法作用:获取第一个元素的同时删除第一个元素,当链表无节点时,会报错. + +```java +public E pop() { + return removeFirst(); +} +public E removeFirst() { + final Node f = first; + if (f == null) + throw new NoSuchElementException(); + return unlinkFirst(f); +} + +``` + +## 七、修改元素 + +### 1. set(int index, E element) + +方法作用:设置index处节点数据值为element + +```java +public E set(int index, E element) { + //1. 入参检测 + checkElementIndex(index); + //2. 找到index处节点,上面已分析该方法 + Node x = node(index); + //3. 保存该节点旧值 + E oldVal = x.item; + //4. 替换为新值 + x.item = element; + //5. 将旧值返回 + return oldVal; +} +``` + +大体思路:非常简单,就是首先找到index处节点,替换该节点数据值 + + +## 八、查询元素 + +### 1. element() + +方法作用:获取链表第一个元素. 方法比较简单,就是将链表头节点数据值进行返回 + +```java +public E element() { + return getFirst(); +} +public E getFirst() { + final Node f = first; + if (f == null) + throw new NoSuchElementException(); + return f.item; +} +``` + +### 2. get(int index) + +方法作用:获取指定索引处元素. 方法比较简单,就是通过node(index)找到index索引处节点,然后返回其数据值 + +```java +public E get(int index) { + //1. 入参检测 + checkElementIndex(index); + //2. 获取指定索引处节点数据值 + return node(index).item; +} +``` + +### 3. getFirst() + +方法作用:获取链表第一个元素. 非常简单,就是将first的数据值返回 + +```java +public E getFirst() { + final Node f = first; + if (f == null) + throw new NoSuchElementException(); + return f.item; +} +``` + +### 4. getLast() + +方法作用:获取链表最后一个元素. 非常简单,就是将last的数据值返回 + +```java +public E getLast() { + final Node l = last; + if (l == null) + throw new NoSuchElementException(); + return l.item; +} +``` + +### 5. 通过listIterator()遍历 + +> 这也是查询的一种,哈哈 + +我们先来看看`listIterator(int index)`方法,就是new了一个ListItr进行返回.ListItr是LinkedList的内部类. + +```java +public ListIterator listIterator(int index) { + checkPositionIndex(index); + return new ListItr(index); +} +``` + +接下来,我们看看这个内部类: + +```java +private class ListItr implements ListIterator { + //上一次返回的节点 + private Node lastReturned; + //下一个节点 + private Node next; + //下一个节点索引 + private int nextIndex; + private int expectedModCount = modCount; + + ListItr(int index) { + // assert isPositionIndex(index); + //如果是最后一个节点,那么返回next是null + //如果不是最后一个节点,那么找到该index索引处节点 + next = (index == size) ? null : node(index); + nextIndex = index; + } + + public boolean hasNext() { + //判断是否还有下一个元素 + return nextIndex < size; + } + + //获取下一个元素 + public E next() { + checkForComodification(); + //1. 如果没有下一个元素 抛异常 + if (!hasNext()) + throw new NoSuchElementException(); + + //2. 记录上一次遍历到的节点 + lastReturned = next; + //3. 往后移 + next = next.next; + //4. 索引+1 + nextIndex++; + //5. 将遍历到的节点数据值返回 + return lastReturned.item; + } + + public boolean hasPrevious() { + //判断是否还有前一个元素 + return nextIndex > 0; + } + + //获取前一个元素 + public E previous() { + checkForComodification(); + //1. 如果没有前一个元素,则抛异常 + if (!hasPrevious()) + throw new NoSuchElementException(); + + //2. 当next是null的时候,赋值为last + //不是null的时候,往前移动 + lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev; + //3. index-1 因为是往前 + nextIndex--; + //4. 将遍历到的节点数据值返回 + return lastReturned.item; + } + + public int nextIndex() { + return nextIndex; + } + + public int previousIndex() { + return nextIndex - 1; + } + + //移除当前遍历到的元素 + public void remove() { + checkForComodification(); + //1. 移除当前遍历到的元素为null,直接抛错误 + if (lastReturned == null) + throw new IllegalStateException(); + + //2. 记录当前节点的下一个节点 + Node lastNext = lastReturned.next; + //3. 删除当前节点 + unlink(lastReturned); + //4. 如果next == lastReturned,说明当前是从前往后遍历的,那么将next赋值为下一个节点 + //如果不相等,那么说明是从后往前遍历的,这时只需要将index-1就行了 + if (next == lastReturned) + next = lastNext; + else + nextIndex--; + //5. 将移除的节点置空 + lastReturned = null; + expectedModCount++; + } + + //设置当前正在遍历的节点的值 啥?用ListIterator居然可以在遍历的时候修改值,,666 + public void set(E e) { + if (lastReturned == null) + throw new IllegalStateException(); + checkForComodification(); + //设置当前遍历的节点的值 + lastReturned.item = e; + } + + //添加一个值 + public void add(E e) { + checkForComodification(); + lastReturned = null; + //如果next为null,那么添加到最后 + //否则,将e元素添加到next的前面 + if (next == null) + linkLast(e); + else + linkBefore(e, next); + nextIndex++; + expectedModCount++; + } + + public void forEachRemaining(Consumer action) { + Objects.requireNonNull(action); + //循环 往后遍历 没遍历一个节点就回调当前节点的数据值 + while (modCount == expectedModCount && nextIndex < size) { + action.accept(next.item); + lastReturned = next; + next = next.next; + nextIndex++; + } + checkForComodification(); + } + + //判断一下该列表是否被其他线程改过(在迭代过程中) 修改过则抛异常 + final void checkForComodification() { + if (modCount != expectedModCount) + throw new ConcurrentModificationException(); + } +} +``` + +**这里的ListIterator有点强** + +- ListIterator只能用于List及其子类型。 +- 有add()方法,可以往链表中添加对象 +- 可以通过hasNext()和next()往后顺序遍历,也可以通过hasPrevious()和previous()实现往前遍历 +- 可以通过nextIndex()和previousIndex()返回当前索引处的位置 +- 可以通过set()实现当前遍历对象的修改 + +## 九、总结 + +好了,又到了总结的时候,相信各位认真看完的应该对链表的基本操作非常熟悉了. + +下面我们来总结一下LinkedList的关键点 + +**LinkedList关键点** +- 底层是双向链表存储数据,并且记录了头节点和尾节点 +- 添加元素非常快,如果是添加到头部和尾部的话更快,因为已经记录了头节点和尾节点,只需要链接一下就行了. 如果是添加到链表的中间部分的话,那么多一步操作,需要先找到添加索引处的元素(因为需要链接到这里),才能进行添加. +- 遍历的时候,建议采用forEach()进行遍历,这样可以在每次获取下一个元素时都非常轻松(`next = next.next;`). 然后如果是通过`fori`和`get(i)`的方式进行遍历的话,效率是极低的,每次`get(i)`都需要从最前面(或者最后面)开始往后查找i索引处的元素,效率很低. +- 删除也是非常快,只需要改动一下指针就行了,代价很小.