05容器篇（D2_集合 - D6_容器源码分析篇 - D2_LinkedList）

public class LinkedList<E>{
    transient int size = 0;
    //双向链表的头结点
    transient Node<E> first;
     //双向链表的最后一个节点
    transient Node<E> last;
    //节点类【内部类】
    private static class Node<E> {
        E item;//数据元素
        Node<E> next;//下一个节点
        Node<E> prev;//上一个节点
        //节点的构造方法
        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
       }
   }
    //...
}

LinkedList是双向链表，在代码中是一个Node类。内部并没有数组的结构。双向链表肯定存在一个头节点和一个尾部节点。

node节点类，是以内部类的形式存在于LinkedList中的。Node类都有两个成员变量:

prev : 当前节点上一个节点，头节点的上一个节点是null
next : 当前节点下一个节点，尾结点的下一个节点是null

链表数据结构的特点 : 查询慢，增删快！

链表数据结构基本构成，是一个node类
每个node类中，有上一个节点【prev】和下一个节点【next】
链表一定存在至少两个节点，first和last节点
如果LinkedList没有数据，irst和last都是为null

2. 默认容量&最大容量

没有默认容量，也没有最大容量

3. 扩容机制

无需扩容机制，只要你的内存足够大，可以无限制扩容下去。前提是不考虑查询的效率。

4. 为什么LinkedList查询慢，增删快？

LinkedList的数据结构的特点，链表的数据结构就是这样的特点！

链表是一种查询慢的结构【相对于数组来说】
链表是一种增删快的结构【相对于数组来说】

上动画

1> 为什么增删快？

新增add

//想LinkedList添加一个元素
public boolean add(E e) {
    //连接到链表的末尾
    linkLast(e);
    return true;
}

//连接到最后一个节点上去
void linkLast(E e) {
    //将全局末尾节点赋值给l
    final Node<E> l = last;
    //创建一个新节点 : (上一个节点, 当前插入元素, null)
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    //将当前节点作为末尾节点
    last = newNode;
    //判断l节点是否为null
    if (l == null)
        //既是尾结点也是头节点
        first = newNode;
    else
        //之前的末尾节点，下一个节点时末尾节点！
        l.next = newNode;
    size++;//当前集合的元素数量+1
    modCount++;//操作集合数+1。modCount属性是修改技术器
}

//------------------------------------------------------------------
//向链表中部添加
//参数1，添加的索引位置，添加元素
public void add(int index, E element) {
    //检查索引位是否符合要求
    checkPositionIndex(index);
     //判断当前所有是否是存储元素个数
    if (index == size)//true，最后一个元素
        linkLast(element);
    else
        //连接到指定节点的后面【链表中部插入】
        linkBefore(element, node(index));
}

//根据索引查询链表中节点！
Node<E> node(int index) {
    // 判断索引是否小于 已经存储元素个数的1/2
    if (index < (size >> 1)) {//二分法查找 : 提高查找节点效率
        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;
   }
}

//将当前元素添加到指定节点之前
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
    // 取出当前节点的前一个节点
    final Node<E> pred = succ.prev;
    //创建当前元素的节点 : 上一个节点，当前元素，下一个节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
    //为指定节点上一个节点重新值
    succ.prev = newNode;
    //判断当前节点的上一个节点是否为null
    if (pred == null)
        first = newNode;//当前节点作为头部节点
    else
        pred.next = newNode;//将新插入节点作为上一个节点的下个节点
    size++;//新增元素+1
    modCount++;//操作次数+1
}

remove删除指定索引元素

//删除指定索引位置元素
public E remove(int index) {
    //检查元素索引
    checkElementIndex(index);
    //删除元素节点，
    //node(index) 根据索引查到要删除的节点
    /unlink()删除节点
    return unlink(node(index));
}

//根据索引查询链表中节点！
Node<E> node(int index) {
    // 判断索引是否小于 已经存储元素个数的1/2
    if (index < (size >> 1)) {//二分法查找 : 提高查找节点效率
        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;
   }
}

//删除一个指定节点
E unlink(Node<E> x) {
    //获取当前节点中的元素
    final E element = x.item;
    //获取当前节点的上一个节点
    final Node<E> next = x.next;
    //获取当前节点的下一个节点
    final Node<E> prev = x.prev;
     //判断上一个节点是否为null
    if (prev == null) {
        //如果为null，说明当前节点为头部节点
        first = next;
   } else {
        //上一个节点，的下一个节点改为下下节点
        prev.next = next;
        //将当前节点的上一个节点置空
        x.prev = null;
   }
     //判断下一个节点是否为null
    if (next == null) {
        //如果为null，说明当前节点为尾部节点
        last = prev;
   } else {
        //下一个节点的上节点，改为上上节点
        next.prev = prev;
        //当前节点的上节点置空
        x.next = null;
   }
     //删除当前节点内的元素
    x.item = null;
    size--;//集合中的元素个数-1
    modCount++;//当前集合操作数+1。modCount计数器，记录当前集合操作次数
    return element;//返回删除的元素
}

2> 为什么查询慢？

查询快和慢是一个相对概念！相对于数组来说

//根据索引查询一个元素
public E get(int index) {
    //检查索引是否存在
    checkElementIndex(index);
    // node(index)获取索引对应节点，获取节点中的数据item
    return node(index).item;
}

//根据索引获取对应节点对象
Node<E> node(int index) {
     //二分法查找索引对应的元素
    if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> x = first;
        //前半部分查找【遍历节点】
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
   } else {
        Node<E> x = last;
        //后半部分查找【遍历】
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
   }
}

//查看ArrayList里的数组获取元素的方式
public E get(int index) {
    rangeCheck(index);//检查范围
    return elementData(index);//获取元素
}

E elementData(int index) {
    return (E) elementData[index];//一次性操作
}

三、经典大厂面试题

1. ArrayList的JDK1.8之前与之后的实现区别？

JDK1.6 : ArrayList像饿汉式，直接创建一个初始化容量为10的数组。缺点就是占用空间较大

JDK1.7 & JDK1.8 : ArrayList像懒汉式，一开始创建一个长度为0的数组，当添加第一个元素时再创建一个初始容量为10 的数组

private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

public ArrayList() {
    super();
    this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}

2. List 和 Map 区别？

Map集合

双列集合 : 一次存一对
key是不允许重复的，value可以重复
一个key只能对应一个值value
Map集合三兄弟 : HashMap【无序集合】、LinkedHashMap【有序集合】、TreeMap【有序集合，自带排序能力】

List集合

单列集合 : 一次存一个
有序集合
元素可以重复
带索引
List集合主要有两个实现类 : ArrayList和LinkedList

3. Array 和 ArrayList 有何区别？什么时候更适合用Array？

区别：

Array可以容纳基本类型和对象，而 ArrayList 只能容纳对象【底层是一个对象数组】。
Array指定大小的固定不变，而ArrayList大小是动态的，可自动扩容。
Array没有ArrayList 方法多。

尽管 ArrayList 明显是更好的选择，但也有些时候 Array 比较好用，比如下面的三种情况。

1、如果列表的大小已经指定，大部分情况下是存储和遍历它们
2、基本数据类型使用Array更合适。

4. ArrayList 与 LinkedList 区别？

ArrayList

**优点：**ArrayList 是实现了基于动态数组的数据结构，因为地址连续，一旦数据存储好了，查询操作效率会比较高（在内存里是连着放的）。查询快，增删相对慢
**缺点：**因为地址连续，ArrayList 要移动数据，所以插入和删除操作效率比较低。

LinkedList

**优点：**LinkedList 基于链表的数据结构，地址是任意的，所以在开辟内存空间的时候不需要等一个连续的地址。对于新增和删除操作 add 和 remove ，LinedList 比较占优势。LinkedList 适用于要头尾操作或插入指定位置的场景。
**缺点：**因为 LinkedList 要移动指针，所以查询操作性能比较低。查询慢，增删快

适用场景分析：

当需要对数据进行对随机访问的情况下，选用 ArrayList 。
当需要对数据进行多次增加删除修改时，采用 LinkedList 。
当然，绝大数业务的场景下，使用 ArrayList 就够了。主要是，注意 : 最好避免 ArrayList 扩容，以及非顺序的插入。

ArrayList 是如何扩容的？

参考 ArrayList 源码分析中的扩容原理讲解

如果通过无参构造的话，初始数组容量为 0 ，当真正对数组进行添加时，才真正分配容量。每次按照 1.5 倍（位运算）的比率通过 copeOf 的方式扩容。

重点是 1.5 倍扩容，这是和 HashMap 2 倍扩容不同的地方。

5. ArrayList 集合加入 10万条数据，应该怎么提高效率？

ArrayList 的默认初始容量为 10 ，要插入大量数据的时候需要不断扩容，而扩容是非常影响性能的。

因此，现在明确了 10 万条数据了，我们可以直接在初始化的时候就设置 ArrayList 的容量！

这样就可以提高效率了~

6. ArrayList 与 Vector 区别？

ArrayList 和 Vector 都是用数组实现的，主要有这么三个区别：

1、Vector 是多线程安全的，线程安全就是说多线程访问同一代码，不会产生不确定的结果，而 ArrayList 不是。这个可以从源码中看出，Vector 类中的方法很多有 synchronized 进行修饰，这样就导致了 Vector 在效率上无法与 ArrayList 相比。

Vector 是一种老的动态数组，是线程同步的，效率很低，一般不赞成使用。

2、两个都是采用的线性连续空间存储元素，但是当空间不足的时候，两个类的增加方式是不同。
3、Vector 可以设置增长因子，而 ArrayList 不可以，ArrayList集合没有增长因子。

适用场景分析：

1、Vector 是线程同步的，所以它也是线程安全的，而 ArrayList 是线程无需同步的，是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素，一般用 ArrayList 效率比较高。

实际场景下，如果需要多线程访问安全的数组，使用 CopyOnWriteArrayList 。

标签：Node,容器,LinkedList,index,ArrayList,链表,源码,D2,节点
From： https://blog.csdn.net/qq_51226710/article/details/144996186

05容器篇（D2_集合 - D6_容器源码分析篇 - D2_LinkedList）

本章目标

一、基本介绍

二、原理分析

1. 数据结构