java中LinkedList使用迭代器優(yōu)化移除批量元素原理
本文主要介紹了java中LinkedList使用迭代器優(yōu)化移除批量元素原理,分享給大家,具體如下:
public interface Iterator<E> {
/**
*是否還有下一個(gè)元素
*/
boolean hasNext();
/**
*下一個(gè)元素
*/
E next();
/**
* 從集合中刪除最后一個(gè)返回的元素
*/
default void remove() {
throw new UnsupportedOperationException("remove");
}
/**
* 傳入一個(gè)Consumer對(duì)剩余的每個(gè)元素執(zhí)行指定的操作,直到所有元素已處理或操作引發(fā)異常
*/
default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
//requireNonNull 靜態(tài)方法將會(huì)在參數(shù)為null時(shí)主動(dòng)拋出NullPointerException 異常。
Objects.requireNonNull(action);
while (hasNext())
action.accept(next());
}
}
public interface ListIterator<E> extends Iterator<E> {
/**
* 是否有后繼
*/
boolean hasNext();
/**
* 后繼節(jié)點(diǎn)
*/
E next();
/**
* 是否有前驅(qū)
*/
boolean hasPrevious();
/**
* 前驅(qū)節(jié)點(diǎn)
*/
E previous();
/**
* 下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的下標(biāo)
*/
int nextIndex();
/**
* 前驅(qū)節(jié)點(diǎn)的下標(biāo)
*/
int previousIndex();
/**
* 移除元素
*/
void remove();
/**
* 替換最后返回的元素
*/
void set(E e);
/**
* 插入一個(gè)結(jié)點(diǎn)到最后返回的元素之后
*/
void add(E e);
}
普通版 ArrayListdie迭代器
調(diào)用方法:list.iterator();
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // 當(dāng)前下標(biāo)
int lastRet = -1; // 最后一個(gè)元素的索引,沒(méi)有返回1
int expectedModCount = modCount;//創(chuàng)建迭代器時(shí)列表被修改的次數(shù),防止多線程操作??焖偈?
/**
* 先檢查一下是否列表已經(jīng)被修改過(guò)
* 做一些簡(jiǎn)單的越界檢查
* 返回元素,并且記錄下返回元素的下標(biāo)給lastRet,當(dāng)前下標(biāo)+1,
*/
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
/**
* 調(diào)用ArrayListdie自身的remove方法移除元素
* ArrayListdie自身的remove 會(huì)修改modCount的值所以需要更新迭代器的expectedModCount
* expectedModCount = modCount;
*/
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
//把剩下為next遍歷的所有元素做一個(gè)遍歷消費(fèi)
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = ArrayList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[i++]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
cursor = i;
lastRet = i - 1;
checkForComodification();
}
//檢查是否列表已經(jīng)被修改了
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
增強(qiáng)版本 ArrayListdie迭代器

實(shí)現(xiàn)了ListIterator接口,ListIterator接口繼承Iterator接口。并且ListItr extends Itr。Itr有的方法其都有。并且增加了
- hasPrevious 是否有前驅(qū)
- nextIndex 下一個(gè)索引位置
- previousIndex 前驅(qū)的索引位置
- previous 前驅(qū)元素
- set 替換最后返回的元素
- add 插入一個(gè)結(jié)點(diǎn)到最后返回的元素之后
private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
ListItr(int index) {
super();
cursor = index;
}
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
public int nextIndex() {
return cursor;
}
public int previousIndex() {
return cursor - 1;
}
public E previous() {
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
//根據(jù)lastRet設(shè)置元素
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.set(lastRet, e);
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
ArrayList.this.add(i, e);
cursor = i + 1;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}
重點(diǎn)看一下LinkedList的迭代器
調(diào)用方法:list.iterator();

重點(diǎn)看下remove方法
private class ListItr implements ListIterator<E> {
//返回的節(jié)點(diǎn)
private Node<E> lastReturned;
//下一個(gè)節(jié)點(diǎn)
private Node<E> next;
//下一個(gè)節(jié)點(diǎn)索引
private int nextIndex;
//修改次數(shù)
private int expectedModCount = modCount;
ListItr(int index) {
//根據(jù)傳進(jìn)來(lái)的數(shù)字設(shè)置next等屬性,默認(rèn)傳0
next = (index == size) ? null : node(index);
nextIndex = index;
}
//直接調(diào)用節(jié)點(diǎn)的后繼指針
public E next() {
checkForComodification();
if (!hasNext())
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = next;
next = next.next;
nextIndex++;
return lastReturned.item;
}
//返回節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)
public E previous() {
checkForComodification();
if (!hasPrevious())
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev;
nextIndex--;
return lastReturned.item;
}
/**
* 最重要的方法,在LinkedList中按一定規(guī)則移除大量元素時(shí)用這個(gè)方法
* 為什么會(huì)比list.remove效率高呢;
*/
public void remove() {
checkForComodification();
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException();
Node<E> 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++;
}
}
LinkedList 源碼的remove(int index)的過(guò)程是
先逐一移動(dòng)指針,再找到要移除的Node,最后再修改這個(gè)Node前驅(qū)后繼等移除Node。如果有批量元素要按規(guī)則移除的話這么做時(shí)間復(fù)雜度O(n²)。但是使用迭代器是O(n)。
先看看list.remove(idnex)是怎么處理的
LinkedList是雙向鏈表,這里示意圖簡(jiǎn)單畫(huà)個(gè)單鏈表
比如要移除鏈表中偶數(shù)元素,先循環(huán)調(diào)用get方法,指針逐漸后移獲得元素,比如獲得index = 1;指針后移兩次才能獲得元素。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)元素值為偶數(shù)是。使用idnex移除元素,如list.remove(1);鏈表先Node node(int index)返回該index下的元素,與get方法一樣。然后再做前驅(qū)后繼的修改。所以在remove之前相當(dāng)于做了兩次get請(qǐng)求。導(dǎo)致時(shí)間復(fù)雜度是O(n)。


繼續(xù)移除下一個(gè)元素需要重新再走一遍鏈表(步驟忽略當(dāng)index大于半數(shù),鏈表倒序查找)

以上如果移除偶數(shù)指針做了6次移動(dòng)。
刪除2節(jié)點(diǎn)
get請(qǐng)求移動(dòng)1次,remove(1)移動(dòng)1次。
刪除4節(jié)點(diǎn)
get請(qǐng)求移動(dòng)2次,remove(2)移動(dòng)2次。
迭代器的處理
迭代器的next指針執(zhí)行一次一直向后移動(dòng)的操作。一共只需要移動(dòng)4次。當(dāng)元素越多時(shí)這個(gè)差距會(huì)越明顯。整體上移除批量元素是O(n),而使用list.remove(index)移除批量元素是O(n²)

到此這篇關(guān)于java中LinkedList使用迭代器優(yōu)化移除批量元素原理的文章就介紹到這了,更多相關(guān)LinkedList 迭代器批量移除內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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