[자바 집합 클래스] 링크 드 리스트 소스 분석 (jdk 1.8)

ArrayList 와 LinkedList 는 List 인터페이스의 두 가지 실현 으로 똑 같은 검색, 삽입, 삭제 작업 을 가지 고 있 으 며 바 텀 의 실현 방식 만 다르다.링크 드 리스트 는 양 방향 링크 형식 으로 이 루어 진 집합 류 이다.
그 삭제 작업 은 바 텀 배열 데 이 터 를 이동 할 필요 가 없 기 때문에 링크 노드 지침 만 수정 해 야 하기 때문에 효율 이 비교적 높다.그러나 무 작위 로 방문 할 때 포 지 셔 닝 작업 효율 이 낮 기 때문에 링크 노드 를 옮 겨 다 녀 야 합 니 다.(Array List 와 반대)
목차

데이터 구조

초기 화

확장

찾기 동작

삽입 작업

삭제 작업

대기 열 조작

창고 조작

배열 로 전환

교체 기 실현

데이터 구조
바 텀 은 양 방향 링크 를 바탕 으로 이 루어 졌 다.또한 요 소 는 null 의 존 재 를 허용 합 니 다.
그 소스 코드 는 다음 과 같다.

//           
    private static class Node {
        E item;
        Node next;
        Node prev;

        Node(Node prev, E element, Node next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }
    
    //    
    transient int size = 0;

    /**
     * Pointer to first node.       
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (first.prev == null && first.item != null)
     */
    transient Node first;

    /**
     * Pointer to last node.       
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (last.next == null && last.item != null)
     */
    transient Node last;

초기 화
링크 때문에 초기 화 할 때 표 의 길 이 를 지정 할 필요 가 없습니다.

/**
     * Constructs an empty list.
     */
    public LinkedList() {
    }

    /**
     * Constructs a list containing the elements of the specified
     * collection, in the order they are returned by the collection's
     * iterator.
     *
     * @param  c the collection whose elements are to be placed into this list
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public LinkedList(Collection extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

용량 을 늘리다
링크 때문에 확장 시 새 노드 만 필요 합 니 다.
찾기 동작
1. 색인 을 통 해 요소 찾기 (무 작위 접근):
주의 node(int index) 함수: 색인 을 통 해 해당 하 는 노드 를 찾 습 니 다.(뒤에 여러 가지 방법 을 다 써 요)

public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }
/**
     * Returns the (non-null) Node at the specified element index.
     */
    //      n/2
    Node node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);
        if (index < (size >> 1)) {
            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. 원 소 를 직접 찾기:

	public int indexOf(Object o) {
        int index = 0;
        if (o == null) {
            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;
    }

    public int lastIndexOf(Object o) {
        int index = size;
        if (o == null) {
            for (Node x = last; x != null; x = x.prev) {
                index--;
                if (x.item == null)
                    return index;
            }
        } else {
            for (Node x = last; x != null; x = x.prev) {
                index--;
                if (o.equals(x.item))
                    return index;
            }
        }
        return -1;
    }

삽입 조작
삽입 작업 을 소개 하기 전에 먼저 삽입 링크 의 위치 에 따라 몇 가지 기본 적 인 삽입 링크 방식 을 소개 합 니 다.

(1) 요 소 는 헤드 노드 로 링크 를 삽입 합 니 다.

/**
     * Links e as first element.
     */
    private void linkFirst(E e) {
        final Node f = first;
        final Node newNode = new Node<>(null, e, f);
        first = newNode;
        if (f == null)
            last = newNode;
        else
            f.prev = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

	public void addFirst(E e) {
        linkFirst(e);
    }

(2) 요 소 는 꼬리 노드 로 링크 를 삽입 합 니 다.

/**
     * Links e as last element.
     */
    void linkLast(E e) {
        final Node l = last;
        final Node newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

	public void addLast(E e) {
        linkLast(e);
    }

(3) 요 소 는 노드 e 의 전구 노드 로 링크 를 삽입 합 니 다 (요소 가 링크 의 중간 노드 에 해당 합 니 다):

  /**
         * Inserts element e before non-null Node succ.
         */
        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++;
        }

1. 단일 요소 삽입

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

public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            // node(index)      
            linkBefore(element, node(index));
    }

2. 집합 삽입:

	public boolean addAll(Collection extends E> c) {
        return addAll(size, c);
    }
    
	//    index   (=  index     =   index      )(index 0  )
    public boolean addAll(int index, Collection extends E> c) {
        checkPositionIndex(index);

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        if (numNew == 0)
            return false;
        //           ，       
        Node pred, succ;
        //    ：   index=size ，  node(index)     ，    
        //(           index-1，    index-1   ？    0          )
        if (index == size) {
            succ = null;
            pred = last;
        } else {
            //   index   
            succ = node(index);
            pred = succ.prev;
        }

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

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

삭제 작업
먼저 삭제 노드 가 링크 위치 에 있 는 것 에 따라 몇 가지 기본 적 인 삭제 노드 방식 을 소개 한다.

(1) 머리 노드 삭제:

/**
     * Unlinks non-null first node f.
     */
    private E unlinkFirst(Node f) {
        // 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)
            last = null;
        else
            next.prev = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

	public E removeFirst() {
        final Node f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkFirst(f);
    }

(2) 끝 노드 삭제:

/**
     * Unlinks non-null last node l.
     */
    private E unlinkLast(Node l) {
        // assert l == last && l != null;
        final E element = l.item;
        final Node prev = l.prev;
        l.item = null;
        l.prev = null; // help GC
        last = prev;
        if (prev == null)
            first = null;
        else
            prev.next = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

	public E removeLast() {
        final Node l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkLast(l);
    }

(3) 중간 노드 삭제:

/**
     * Unlinks non-null node x.
     */
    E unlink(Node x) {
        // assert x != null;
        final E element = x.item;
        final Node next = x.next;
        final Node prev = x.prev;

        if (prev == null) {
            first = next;
        } else {
            prev.next = next;
            x.prev = null;
        }

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

        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

1. 색인 을 통 해 요소 삭제:

	 public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));
    }

2. 지정 한 요소 삭제:

	public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        } else {
            for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

대기 열 조작
주요 동작:

	//      ，    
	// first   ，     
    public E peek() {
        final Node f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
    }

    // first   ，    
    public E element() {
        return getFirst();
    }

    //   （  ）
    public E poll() {
        final Node f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }

	//   （  ）
    public boolean offer(E e) {
        return add(e);
    }

창고 조작
주요 동작:

	//  ，  
    public void push(E e) {
        addFirst(e);
    }

    //  ，  
    public E pop() {
        return removeFirst();
    }

배열 로 전환

 	public Object[] toArray() {
        Object[] result = new Object[size];
        int i = 0;
        for (Node x = first; x != null; x = x.next)
            result[i++] = x.item;
        return result;
    }

@SuppressWarnings("unchecked")
    public  T[] toArray(T[] a) {
        if (a.length < size)
            //       ？         new   ，        class  
            a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(
                                a.getClass().getComponentType(), size);
        int i = 0;
        Object[] result = a;
        for (Node x = first; x != null; x = x.next)
            result[i++] = x.item;

        if (a.length > size)
            a[size] = null;

        return a;
    }

교체 기 실현
우선 교체 기 가 무엇 인지 알 아 보 세 요.

자바 의 교체 기 를 깊이 이해

교체 기 에서 fail - fast 메커니즘 의 실현:

fail - fast 메커니즘

빠 른 오류 보고 fail - fast 가 말 하고 자 하 는 fail - fast 의 실현 원리 (1)

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);
            nextIndex = index;
        }

        public boolean hasNext() {
            return nextIndex < 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;
        }

        public E previous() {
            checkForComodification();
            if (!hasPrevious())
                throw new NoSuchElementException();

            lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev;
            nextIndex--;
            return lastReturned.item;
        }

        public int nextIndex() {
            return nextIndex;
        }

        public int previousIndex() {
            return nextIndex - 1;
        }

        public void remove() {
            checkForComodification();
            if (lastReturned == null)
                throw new IllegalStateException();

            Node lastNext = lastReturned.next;
            unlink(lastReturned);
            if (next == lastReturned)
                next = lastNext;
            else
                nextIndex--;
            lastReturned = null;
            expectedModCount++;
        }

        public void set(E e) {
            if (lastReturned == null)
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();
            lastReturned.item = e;
        }

        public void add(E e) {
            checkForComodification();
            lastReturned = null;
            if (next == null)
                linkLast(e);
            else
                linkBefore(e, next);
            nextIndex++;
            expectedModCount++;
        }

        public void forEachRemaining(Consumer super E> action) {
            Objects.requireNonNull(action);
            while (modCount == expectedModCount && nextIndex < size) {
                action.accept(next.item);
                lastReturned = next;
                next = next.next;
                nextIndex++;
            }
            checkForComodification();
        }

        final void checkForComodification() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }