Java集合Collection之实现原理解读(LinkedList)

一、简介

LinkedList与ArrayList一样都实现了List接口，不过LinkedList底层实现是双向链表，对于插入、修改、删除速度比较快，对于查询就比较慢，因为要循环遍历查找。本章将模仿LinkedList源码实现一个简单的自定义LinkedList，以帮助饿哦们理解LinkedList底层是怎么实现的。

二、实现原理

LinkedList底层是通过双向链表实现的，通过一系列的节点Node串成一条链结构，一般操作思想就是找到索引对应的元素，找到前一节点previous和后一节点next，然后使其串起来一条链结构。

三、自定义LinkedList

package wsh.linkedlist;/*** 节点类** @author weishihuai* @date 2018/9/26 21:14*/
public class Node {/*** 前一个节点*/private Node previous;/*** 下一个节点*/private Node next;/*** 当前节点的值*/private Object object;public Node() {}public Node(Node previous, Node next, Object object) {this.previous = previous;this.next = next;this.object = object;}public Node getPrevious() {return previous;}public void setPrevious(Node previous) {this.previous = previous;}public Node getNext() {return next;}public void setNext(Node next) {this.next = next;}public Object getObject() {return object;}public void setObject(Object object) {this.object = object;}
}

package wsh.linkedlist;/*** 自定义LinkedList,帮助理解底层实现** @author weishihuai* @date 2018/9/26 21:14* <p>* 说明:* 1. LinkedList底层实现是双向链表,插入、修改、删除快，查询慢* 2. 基本操作的思想: 找到索引对应的元素，找到前一节点和后一节点，然后串起来一条链。*/
public class CustomLinkedList {/*** 第一个节点*/private Node first;/*** 最后一个节点*/private Node last;/*** 链表长度*/private int size;/*** 新增一个元素** @param object 对象*/public void add(Object object) {//如果第一个节点为空，说明为空链表if (null == first) {//创建一个新节点，赋值给first、lastNode node = new Node();node.setPrevious(null);node.setNext(null);node.setObject(object);//新创建的节点既是第一个节点，也是最后一个节点first = node;last = node;} else {//直接在last后面添加一个新的节点Node node = new Node();node.setPrevious(last);node.setObject(object);node.setNext(null);//串成一条链last.setNext(node);//新创建的节点变成最后一个节点last = node;}//每新增一个节点，长度需要加1size++;}/*** 获取LinkedList的长度** @return LinkedList的长度*/public int size() {return size;}/*** 获取指定位置的元素* 原理: 从第一个节点开始，循环遍历节点，temp = temp.getNext()** @param index 索引* @return 元素的值*/public Object get(int index) {//判断索引是否越界if (index < 0 || index >= size) {throw new IllegalArgumentException("下标越界.....");}Node temp = null;if (null != first) {//0 1 2 3 4 5temp = first;for (int i = 0; i < index; i++) {temp = temp.getNext();}}return null != temp ? temp.getObject() : null;}/*** 删除指定索引的元素* 原理: 找到指定下标所对应的元素，找出该节点对应的上一个节点和下一个节点，把上一个节点的next指向下一个节点，下一个节点的previous指向上一个节点，这样就跳过了该节点，达到 删除的效果。** @param index 索引*/public void remove(int index) {//判断索引是否越界if (index < 0 || index >= size) {throw new IllegalArgumentException("下标越界.....");}Node temp = null;if (null != first) {//0 1 2 3 4 5temp = first;for (int i = 0; i < index; i++) {temp = temp.getNext();}}if (null != temp) {Node previous = temp.getPrevious();Node next = temp.getNext();previous.setNext(next);if (null != next) {next.setPrevious(previous);}size--;}}/*** 指定位置插入对象* 原理: 找到指定位置的元素，接着找到该节点对应的上一个节点，新建一个节点，用于连接之前的前后节点的桥梁** @param index  索引* @param object 对象*/public void add(int index, Object object) {//判断索引是否越界if (index < 0 || index >= size) {throw new IllegalArgumentException("下标越界.....");}Node temp = null;if (null != first) {//0 1 2 3 4 5temp = first;for (int i = 0; i < index; i++) {temp = temp.getNext();}}Node newNode = new Node();newNode.setObject(object);if (null != temp) {Node previous = temp.getPrevious();previous.setNext(newNode);newNode.setPrevious(previous);newNode.setNext(temp);temp.setPrevious(newNode);size++;}}public Node getFirst() {return first;}public void setFirst(Node first) {this.first = first;}public Node getLast() {return last;}public void setLast(Node last) {this.last = last;}public int getSize() {return size;}public void setSize(int size) {this.size = size;}
}

四、部分方法详解

【a】Node节点类

1. 节点类主要包含上一节点、下一节点以及当前节点的值

/*** 前一个节点*/private Node previous;/*** 下一个节点*/private Node next;/*** 当前节点的值*/private Object object;

【b】add(Object object) {} 往链表中插入元素

1. 实现原理:

a. 如果第一个节点为空，说明是一个空链表，那么需要创建一个新的节点，这个节点既是首节点，也是尾节点，

b. 如果第一个节点不为空，说明链表已经存在元素，那么只需要在当前last最后一个元素后面插入新创建的节点，并且把当前最后一个节点指定为新创建的节点(最新插入的节点变成最后一个节点)。

2. 注意每新插入一个元素，list的长度需要加1。

【c】get(int index) {} 获取指定索引对应的元素的值

1. 实现原理：循环index次，定义一个临时变量temp,第一次从首节点开始查找，循环index次，执行temp = temp.getNext()

即循环将下一个节点赋值给temp,直到循环结束，就会找到相应的元素，返回其值。如果没找到返回null。

2. 注意需要判断索引是否合法。

【d】remove(int index) {} 删除指定索引的元素

1. 实现原理：找到指定下标所对应的元素，找出该节点对应的上一个节点和下一个节点，把上一个节点的next指向下一个节点，下一个节点的previous指向上一个节点，这样就跳过了该节点，达到删除的效果。

2. 注意需要判断索引是否合法

【e】add(int index, Object object) {} 往指定位置插入相应的元素

1. 实现原理: 找到指定位置的元素，接着找到该节点对应的上一个节点，新建一个节点，用于连接之前的前后节点的桥梁.

2. 注意需要判断索引是否合法

五、测试

package wsh.linkedlist;/*** 测试** @author weishihuai* @date 2018/9/26 21:19*/
public class TestCustomLinkedList {public static void main(String[] args) {CustomLinkedList customLinkedList = new CustomLinkedList();/***********************************add(object)***************************************/customLinkedList.add("aaa");customLinkedList.add("bbb");customLinkedList.add("ccc");/***********************************size()********************************************///3System.out.println(customLinkedList.size());/***********************************get(index)****************************************///bbbSystem.out.println(customLinkedList.get(1));//越界: java.lang.NullPointerException//System.out.println(customLinkedList.get(3));/***********************************remove(index)*************************************///3System.out.println(customLinkedList.size());customLinkedList.remove(2);//2System.out.println(customLinkedList.size());/***********************************add(index,object)********************************/customLinkedList.add(1, "ddd");for (int i = 0; i < customLinkedList.size(); i++) {//aaa ddd bbbSystem.out.println(customLinkedList.get(i));}}}

六、总结

以上就是关于LinkedList底层实现的一些基础原理，当然很多细节没考虑到，主要是能够帮助我们理解LinkedList底层是通过操作链表结构来实现数据的操作，简单理解就是找到索引对应的元素，然后找到上一节点以及下一节点，思想就是怎么把这些节点串成一条链结构，可以结合画图来理解一下。本文是作者的一些总结以及方法，仅供大家参考学习，一起学习一起进步。