Java集合框架知识点总结(二)

(一)ArrayList与LinkedList

前篇讲到利用Object数组实现存储的ArrayList,本篇讲解另一类常用的List实现类LinkedList。相较于ArrayList,LinkedList采用的链表的形式存储。在学习数据结构时,链表的几个特性如:①空间分配灵活,不需要像初始化数组一样指定大小且有空间浪费的可能,链表通过前驱和后继指针连接各个节点。
②对于在中间插入的操作,数组需要将目标位置之后的所有元素依次向后移动一位,而链表只需要改动相应节点的前驱和后继指针即可。效率明显高于数组。
③遍历情况下,数组的优势显现,可以直接通过下标访问元素。而链表只能从端节点依次遍历,效率低于数组方式实现。
LinkedList同样具有以上特性,存储效率和空间使用率方面优于ArrayList,而在元素访问方面不及ArrayList。

(二)LinkedList源码分析(JDK版本1.8)

依旧从类定义讲起

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

和ArrayList类似,实现AbstractSequentialList抽象类,该类和AbstractList类似,继承自AbstractList,不过是有一些LinkedList链表专用的方法。同样的支持序列化和克隆,也具有队列的特性。Deque接口继承Queue接口,提供了队列操作相关的方法定义。
LinkedList中的重要属性

transient int size = 0;
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;

size不用说,肯定是当前集合的规模。first和last是两个Node类型的对象,分别是链表的首尾节点。Node类是LinkedList的静态内部类,是链表节点的类,定义如下:

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;
    }
}

包含当前节点的值,和其前驱和后继节点。
ArrayList有三种构造方法,而LinkedList只有两种,如下:

public LinkedList() {
}

public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
    this();
    addAll(c);
}

就是这样,感觉很不走心对吧。咱们追踪第二个构造函数:

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    return addAll(size, c);
}

继续追踪:

public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
    checkPositionIndex(index);  //查看index是否<0 或 >size

    Object[] a = c.toArray();
    int numNew = a.length;
    if (numNew == 0)
        return false;

    Node<E> pred, succ;
    if (index == size) {
        succ = null;
        pred = last;
    } else {
        succ = node(index);
        pred = succ.prev;
    }

    for (Object o : a) {
        @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
        Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        pred = newNode;
    }

    if (succ == null) {
        last = pred;
    } else {
        pred.next = succ;
        succ.prev = pred;
    }

    size += numNew;
    modCount++;
    return true;
}

通过将传入集合先转化为数组然后将数组元素以节点的方式依次添加到链表尾部的过程。同时更新size的值。
LinkedList类的常用方法
还是以add()为例吧,也好和ArrayList的add()方法做做对比。看过之前的文章应该了解ArrayList的add()方法每次都需要调用ensureSize()函数,经过扩容,复制,插入等业务执行才将元素加入到集合中。这是由于数组的大小不可变的弊端造成的。

public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}

由于LinkedList采用链表的方式,空间上很是自由,不需要检验是否需要扩容,函数中的linkLast(e)能猜出来是将新节点加入链表尾部。

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++;
}

就是在链表的尾部创建新的Node节点,然后加入节点,更新last指向和size的过程。同样,LinkedList中还有linkFirst()方法,只是加到链表头而已。由此可见,插入操作LinkedList在实现难度和效率上明显优于ArrayList。
那么get()操作呢?

public E get(int index) {
    checkElementIndex(index);
    return node(index).item;
}

主要关注node函数,这里按照下标获取对应位置的元素:

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;
    }
}

首先判断节点靠近头部还是尾部,然后再从头或尾部依次向前或向后遍历。而ArrayList的Object数组直接通过下标返回,效率高于LinkedList的get操作。
LinkedList的方法不止于此,很多都表现出链表操作的特点。感兴趣的读者可以自行阅读,JDK 1.8中LinkedList类的源码不超过1300行,而且不难。如果面试过程中被问到集合,那么List方面讲到这两个类这些点,就已经很不错了,说个舞蹈十分钟不成问题,注意时间,因为还有Set和Map没说,而且Map很可能是面试的重点。在之后的文章会一一讲解。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 159,716评论 4 364
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,558评论 1 294
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 109,431评论 0 244
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 44,127评论 0 209
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,511评论 3 287
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,692评论 1 222
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,915评论 2 313
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,664评论 0 202
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,412评论 1 246
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,616评论 2 245
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,105评论 1 260
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,424评论 2 254
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,098评论 3 238
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,096评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,869评论 0 197
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,748评论 2 276
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,641评论 2 271

推荐阅读更多精彩内容