java中LinkedList使用迭代器优化移除批量元素原理

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 {

/**

*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 extends Iterator {

/**

* 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 iterator() {

return new Itr();

}

private class Itr implements Iterator {

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 {

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 {

//返回的节点

private Node lastReturned;

//下一个节点

private Node 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 lastNext = lastReturned.next;

unlink(lastReturned);

if (next == lastReturned)

next = lastNext;

else

nextIndex--;

ZLkKrmfyIT 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（n²）。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（n²）

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