LinkedList详解-Deque接口链表实现方案

简介

LinkedList实现了List和Deque接口。List是一个有序的集合，可以包含重复元素，它提供了在列表的头部、尾部或指定位置进行插入、删除和查找等操作的方法。Deque是双端队列，提供了在列表的头部和尾部进行插入和删除操作的方法。通过实现这两个接口，LinkedList可以灵活地用于各种不同的场景，并且可以方便地与其他使用这两个接口的代码进行交互。
在编程中用于存储和操作一系列有序的元素。它是由节点组成的链表，每个节点包含一个数据元素和一个指向下一个节点的指针。LinkedList的主要特点是它的元素可以动态地添加和删除，而且它支持在列表的头部、尾部或指定位置进行插入和删除操作。此外，LinkedList还支持一些其他操作，如查找元素、反转列表等。由于LinkedList是动态数据结构，它非常适合于需要在运行时进行动态调整的数据集合。

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主要特点

• 使用双向链表实现，不需要移动元素即可进行插入和删除操作，因此在插入和删除操作上具有较高的效率。
• 支持随机访问，但效率较低，因为需要遍历整个链表来查找元素。
• 由于每个元素都需要存储前驱和后继指针，所以相对于ArrayList等使用数组实现的集合类，LinkedList的存储空间会较大。
• LinkedList直接实现了List接口，使其可以内部存储元素有序并且为每个元素提供索引值。
• LinkedList直接实现了Deque接口，Deque接口继承了Queue，使其可以作为双向链表这种数据结构来使用、操作元素。
• LinkedList直接实现了Cloneable接口，使其可以复制其中的全部元素。

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构造函数

• LinkedList()：创建一个空的LinkedList。
• LinkedList(Collection c)：创建一个包含指定集合中所有元素的LinkedList。
• LinkedList(int capacity)：创建一个具有指定容量的LinkedList，以提高内存利用率。

需要注意的是，在创建LinkedList时，需要注意其容量和内存占用情况，以确保LinkedList能够有效地存储和处理数据。

常用方法

• add(E e)：在链表后添加一个元素。
• addFirst(E e)：在链表头部插入一个元素。
• addLast(E e)：在链表尾部添加一个元素。
• push(E e)：与addFirst方法一致。
• offer(E e)：在链表尾部插入一个元素。
• remove()：移除链表中第一个元素。
• remove(E e)：移除指定元素。
• removeFirst(E e)：删除头，获取元素并删除。
• removeLast(E e)：删除尾。
• pollFirst()：删除头。
• pollLast()：删除尾。
• get(int index)：按照下标获取元素。
• getFirst()：获取第一个元素。
• getLast()：获取最后一个元素。
• peek()：获取第一个元素，但是不移除。
• peekFirst()：获取第一个元素，但是不移除。
• peekLast()：获取最后一个元素，但是不移除。
• poll()：查询并移除第一个元素。

这些方法可以满足大部分操作需求，但具体使用哪种方法需要根据实际情况来决定。

使用场景

• 需要频繁地删除、插入数据，且不需要或少用随机访问其中元素的场景 ：在这种情况下，LinkedList更快速高效地添加删除元素的能力可以得到充分发挥。
• 需要经常在头部、尾部或指定位置插入或删除元素的场景 ：LinkedList支持在列表的头部、尾部或指定位置进行插入和删除操作，因此在这方面具有较高的效率。

例如，在实现一个简单的聊天室时，可以使用LinkedList来存储在线用户的列表，因为在这个场景中，需要频繁地添加和删除用户，而且不需要随机访问用户。

总之，LinkedList适用于需要频繁插入、删除、从头或尾部进行访问的场景。

代码示例

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个空的LinkedList
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        // 添加元素到LinkedList
        list.add("Hello");
        list.add("World");
        list.add("!");
        // 在列表头部添加元素
        list.addFirst("Start");
        // 在列表尾部添加元素
        list.addLast("End");
        // 打印列表中的元素
        System.out.println("Elements in the list: " + list);
        // 移除第一个元素
        list.removeFirst();
        // 移除最后一个元素
        list.removeLast();
        // 获取列表中的第一个元素
        String firstElement = list.getFirst();
        System.out.println("First element: " + firstElement);
        // 获取列表中的最后一个元素
        String lastElement = list.getLast();
        System.out.println("Last element: " + lastElement);
    }
}

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这个示例展示了如何创建一个空的LinkedList，添加元素到列表的头部和尾部，打印列表中的元素，移除第一个和最后一个元素，以及获取列表中的第一个和最后一个元素

注意事项

• 插入和删除操作时，要确保指针的正确性，不要出现死循环或指针丢失的情况。
• 在遍历LinkedList时，不要在遍历过程中对LinkedList进行结构性修改，这可能会导致ConcurrentModificationException异常。
• 注意处理NullPointerException异常，确保LinkedList中不会出现空指针异常。
• 在使用LinkedList时，要明确其适用场景，不要在需要随机访问的场景中使用LinkedList，因为LinkedList的访问效率相对较低。
• 注意内存占用情况，因为LinkedList需要额外的空间来存储节点信息。
• LinkedList是线程不安全的。在多线程环境下，如果多个线程同时对LinkedList进行修改操作（如添加、删除元素），可能会导致数据不一致的问题。因此，在多线程环境下使用LinkedList时，需要额外注意线程安全问题，可以考虑使用Collections.synchronizedList()方法将LinkedList包装成线程安全的列表，或者使用线程安全的ConcurrentLinkedDeque。