java中LinkedList使用迭代器优化移除批量元素原理
本文主要介绍了java中LinkedList使用迭代器优化移除批量元素原理,分享给大家,具体如下:
public interface Iterator<E> { /** *是否还有下一个元素 */ boolean hasNext(); /** *下一个元素 */ E next(); /** * 从集合中删除最后一个返回的元素 */ default void remove() { throw new UnsupportedOperationException("remove"); } /** * 传入一个Consumer对剩余的每个元素执行指定的操作,直到所有元素已处理或操作引发异常 */ default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) { //requireNonNull 静态方法将会在参数为null时主动抛出NullPointerException 异常。 Objects.requireNonNull(action); while (hasNext()) action.accept(next()); } }
public interface ListIterator<E> extends Iterator<E> { /** * 是否有后继 */ boolean hasNext(); /** * 后继节点 */ E next(); /** * 是否有前驱 */ boolean hasPrevious(); /** * 前驱节点 */ E previous(); /** * 下一个节点的下标 */ int nextIndex(); /** * 前驱节点的下标 */ int previousIndex(); /** * 移除元素 */ void remove(); /** * 替换最后返回的元素 */ void set(E e); /** * 插入一个结点到最后返回的元素之后 */ void add(E e); }
普通版 ArrayListdie迭代器
调用方法:list.iterator();
public Iterator<E> iterator() { return new Itr(); }
private class Itr implements Iterator<E> { int cursor; // 当前下标 int lastRet = -1; // 最后一个元素的索引,没有返回1 int expectedModCount = modCount;//创建迭代器时列表被修改的次数,防止多线程操作。快速失败 /** * 先检查一下是否列表已经被修改过 * 做一些简单的越界检查 * 返回元素,并且记录下返回元素的下标给lastRet,当前下标+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]; } /** * 调用ArrayListdie自身的remove方法移除元素 * ArrayListdie自身的remove 会修改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(); } } //把剩下为next遍历的所有元素做一个遍历消费 @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(); } //检查是否列表已经被修改了 final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); } }
增强版本 ArrayListdie迭代器
实现了ListIterator接口,ListIterator接口继承Iterator接口。并且ListItr extends Itr。Itr有的方法其都有。并且增加了
- hasPrevious 是否有前驱
- nextIndex 下一个索引位置
- previousIndex 前驱的索引位置
- previous 前驱元素
- set 替换最后返回的元素
- add 插入一个结点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]; } //根据lastRet设置元素 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(); } } }
重点看一下LinkedList的迭代器
调用方法:list.iterator();
重点看下remove方法
private class ListItr implements ListIterator<E> { //返回的节点 private Node<E> lastReturned; //下一个节点 private Node<E> next; //下一个节点索引 private int nextIndex; //修改次数 private int expectedModCount = modCount; ListItr(int index) { //根据传进来的数字设置next等属性,默认传0 next = (index == size) ? null : node(index); nextIndex = index; } //直接调用节点的后继指针 public E next() { checkForComodification(); if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException(); lastReturned = next; next = next.next; nextIndex++; return lastReturned.item; } //返回节点的前驱 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中按一定规则移除大量元素时用这个方法 * 为什么会比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 源码的remove(int index)的过程是
先逐一移动指针,再找到要移除的Node,最后再修改这个Node前驱后继等移除Node。如果有批量元素要按规则移除的话这么做时间复杂度O(n?)。但是使用迭代器是O(n)。
先看看list.remove(idnex)是怎么处理的
LinkedList是双向链表,这里示意图简单画个单链表
比如要移除链表中偶数元素,先循环调用get方法,指针逐渐后移获得元素,比如获得index = 1;指针后移两次才能获得元素。
当发现元素值为偶数是。使用idnex移除元素,如list.remove(1);链表先Node node(int index)返回该index下的元素,与get方法一样。然后再做前驱后继的修改。所以在remove之前相当于做了两次get请求。导致时间复杂度是O(n)。
继续移除下一个元素需要重新再走一遍链表(步骤忽略当index大于半数,链表倒序查找)
以上如果移除偶数指针做了6次移动。
删除2节点
get请求移动1次,remove(1)移动1次。
删除4节点
get请求移动2次,remove(2)移动2次。
迭代器的处理
迭代器的next指针执行一次一直向后移动的操作。一共只需要移动4次。当元素越多时这个差距会越明显。整体上移除批量元素是O(n),而使用list.remove(index)移除批量元素是O(n?)
栏 目:JAVA代码
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