Java小白翻身-手写LinkedList

本文主要是介绍Java小白翻身-手写LinkedList，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

我们的第一个小目标，是做一个链表结构。其实就是之前写的TuziLinkedList，只不过我们不仅仅要存储Customer，还要存储任意的其他对象。

• 1、复习
• 2、单向链表
• 3、什么是继承？
• 4、为什么要放Object？

首先，我们复习一下之前写的链表结构：

源代码如下：

package tool;
import entity.Customer;
import tool.CustNode;

import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;

public class TuziLinkedList implements Iterator{

	public CustNode firstNode; //第一个节点 
	public CustNode currentNode;//当前的节点

        public CustNode nodeForEach; //用于遍历的节点，默认等于第一个节点

	//新增的方法
	public void add(Customer cst){
		//将数据用节点类包装好，这样才能实现下一个数据的指向
		CustNode data = new CustNode(cst);

		//先判断是否是第一个节点
		if(this.firstNode == null){
			this.firstNode = data;
			this.currentNode = data;
		}else{
			//不是第一个节点，就指向当前节点的下一个节点，即currentNode.next
			this.currentNode.next = data;
			//因为已经指向下一个了，所以当前节点也要移动过来
			this.currentNode = data;
		}

	}

	//展示所有节点
	public void display(){
		//第一步，肯定是展示第一个节点(this其实可以省略的)
		if(firstNode != null){
			System.out.println(firstNode.data.getName());

			//然后循环，一直寻找next是否为空
			CustNode node = firstNode.next;
			while(node != null ){
				String name = node.data.getName();
				System.out.println(name);
				//循环的最后，再指向下一个节点，继续下一轮
				node = node.next;
			}
		}
	}

	@Override
	public boolean hasNext() {

		if(nodeForEach == null && firstNode != null) return true;
		if(nodeForEach == null) return false;
		return nodeForEach.next != null;
	}

	@Override
	public Object next() {
		if(nodeForEach == null && firstNode != null){
			nodeForEach = firstNode;
			return nodeForEach.data;
		}
		nodeForEach = nodeForEach.next;
		return nodeForEach.data;
	}
}

TuziLinkedList类的核心就是一个单链表，里面维护了CustNode节点，代码如下：

package tool;
import entity.Customer;

public class CustNode{
	public Customer data; 
	public CustNode next;

	public CustNode(Customer data){
		this.data = data;
	}
}

我们的TuziLinkedList还实现了Iterator接口，这个接口可以帮助我们遍历TuziLinkedList中的内容。

以上是单链表的一般结构，我们会发现，链表中的每一个元素是一个Object，什么是Object呢？Object是Java里面的一个类，它是所有类的父类。在Java中，所有的类都默认继承自Object。

继承就是子类继承父类的特征和行为，使得子类对象（实例）具有父类的实例域和方法，或子类从父类继承方法，使得子类具有父类相同的行为。

这些都是概念上的解释，最多也就面试的时候问问。不过随着现在Java的行情越来越**“卷”**，面试也很少问这么基础的东西了。

随着我们代码的深入，相信你会对继承非常熟练的。

因此，与其我现在一股脑儿给你背书，读概念，还不如在之后的章节中，你自己看看继承都用在了哪些地方，是怎么用的？

回到正题，为什么链表的元素要放Object呢？那是因为，所有的类都会直接，或间接继承自Object。Java里面有一个叫做多态的特性，就是父类引用可以指向子类对象。

比如，我有一个人类，和教师类。

class Person{

}

class Teacher extends  Person {

}

Teacher类用extends关键字，继承了Person类，那么说明Teacher类是Person类的子类对吧？

那么，你可以直接new一个Teacher类的对象：

Teacher t = new Teacher();

还可以这样：

Person p = new Teacher();

这也是允许的，但是需要注意的是，父类引用（p）指向了子类对象new Teacher()，那么p就只能调用Person类中的属性和方法，不能调用子类的。除非你用强制转换，像这样：

Person p = new Teacher();
Teacher t = (Teacher) p;

因为p本来就是Teacher的实例，所以你强制转换是允许的，只要你觉得有必要，就强转吧。

说了这么多，现在相信你明白为什么要用Object了吧，因为Object是所有类的父类，所以你用Object可以接收任意类型的对象啊，就这么简单！

方法重写，重载

刚开始，我们不要考虑太多，就做单链表即可。这一节，我们会遇到方法重写和重载的问题。

• 1、数据模型改为Object
• 2、AbstractSequentialList
• 3、add方法报错了
• 4、什么是方法重写？
• 5、重写add方法
• 6、欣赏原生的add方法

为了让我们的链表可以海纳百川，就把Node换成Object型的。

创建一个新的工具包：

CustNode改为Node，就是通用节点的意思。

package com.tuzi.util;

public class Node{
	public Object data;
	public Node next;

	public Node(Object data){
		this.data = data;
	}
}

然后是TuziLinkedList，改为LinkedList。

JDK中的LinkedList继承了AbstractSequentialList类，这是一个抽象类。

啥叫抽象类，就是有abstract关键字的类，这种类有点像接口，就是里面会有一些方法只有声明而没有实现。我们看下AbstractSequentialList，里面就有一些这样的方法，比如：

public abstract ListIterator<E> listIterator(int index);

这种方法就是抽象方法，在之前接口的章节中，我们已经见过它了。

为了学习的深度，我们虽然不需要做到跟Java中的LinkedList一模一样，但是从表面上，也可以去和它一个标准。就是说，Java中的LinkedList继承了AbstractSequentialList，我们的LinkedList也要去继承AbstractSequentialList。

public class LinkedList extends AbstractSequentialList implements Iterator{

}

因为继承了AbstractSequentialList，我们就不得不去实现它里面所有的抽象方法（和接口真的有点像）

所以，我们不得不实现listIterator方法（就是上面介绍的那个）

@Override
public ListIterator listIterator(int index) {
	return null;
}

虽然这是标准，但是我们现在，甚至连这个玩意到底干啥的都不知道，那就先放着。

继承了AbstractSequentialList之后，add方法就报错了。这是怎么回事呢？

从提示来看，是void用错了。

原来，AbstractSequentialList还继承了AbstractList。

public abstract class AbstractSequentialList<E> extends AbstractList<E> {

}

AbstractList里面有一个方法也叫做add。

public boolean add(E e) {
   add(size(), e);
   return true;
}

参数是E，是泛型，目测编译器是把这种的也看成方法重写了。我们看下报错：

意思就是冲突啦，这个被认为是方法重写。

继续之前的例子，我们快速学习一下这个知识点。

class Person{
    public void eat(){
        System.out.println("人在吃饭。。。");
    }
}

class Teacher extends  Person {
    public void eat(){
        System.out.println("老师在吃饭。。。");
    }
}

父类和子类都有一个eat方法，且都没有参数（即参数列表相同），返回值也相同，这就叫做参数重写。

测试代码：

Person p = new Teacher();
Teacher t = (Teacher) p;
t.eat();

运行结果：

老师在吃饭。。。

注意，方法重写的前提是：

1.方法名

2.参数列表

3.返回值

以上三者全部相同，唯有方法体不一样。这种的才叫方法重写。

除了方法重写，还有一种叫做方法重载，就是同一个方法名，参数列表不同的情况，比如：

class Teacher extends  Person {

    public void eat(){
        System.out.println("老师在吃饭。。。");
    }

    public void eat(String food){
        System.out.println("老师在吃" + food );
    }
}

两个方法都叫做eat，但是第二个eat方法多了一个参数，就是方法重载。注意，方法重载和返回值没有半毛钱关系，这个概念经常会在笔试题里面考。比如，下面这样的写法就是错误的：

编译器认为你这是把一个相同的方法写了两遍，所以给你报错了，再强调一遍，这可不是方法重载哦！

那么，如何修改add方法，才可以不报错呢？

很简单，让它的返回值和AbstractList里面的add方法一致就可以了。

public boolean add(Object object){
	//将数据用节点类包装好，这样才能实现下一个数据的指向
	Node data = new Node(object);

	//先判断是否是第一个节点
	if(this.firstNode == null){
		this.firstNode = data;
		this.currentNode = data;
	}else{
		//不是第一个节点，就指向当前节点的下一个节点，即currentNode.next
		this.currentNode.next = data;
		//因为已经指向下一个了，所以当前节点也要移动过来
		this.currentNode = data;
	}
	return true;

}

这样就变成方法重写了。

我们来看下AbstractList中的原生add方法是怎么写的：

    public boolean add(E e) {
        add(size(), e);
        return true;
    }

我们可以发现，add方法接收一个参数e，然后立刻又调用了另一个add方法。很明显，这是方法重载，因为他的参数列表不同，接收两个参数。其中第一个参数size()，是一个方法的调用，这边得到的肯定是size方法的返回值。我们盲猜这个方法的作用是获取当前链表的长度，意思就是add方法增加的数据，直接就拼接到链表的末尾了。

到底是大佬写的代码啊，想的就是全面，而我们写的add方法，就没考虑那么多，直接添加到末尾了。

其实不一定的，万一我们要添加到链表的中间位置呢，是不是完全有可能呢？

那么，我们再来欣赏一下这个重载的add方法吧：

额，直接抛异常了？

再看看size：

public abstract int size();

直接就是抽象方法，而且，在他的子类AbstractSequentialList中也没有实现这个size方法，那么只能由继承AbstractSequentialList的LinkedList去实现啦。

至于那个add方法，直接抛了异常，意思大概就是我们必须去重写它了。虽然在AbstractSequentialList中，重写了这个add，但是我们不用它，因为它的设计太复杂了，不适合我们新手学习。

重写size方法

先挑软柿子捏，size方法无非就是获取链表的长度，来，搞起！

• 1、size思路
• 2、代码

我们可以抄袭，哦不，借鉴 java.util 包里面LinkedList中size的做法，就是直接设置一个int属性，每次add的时候就+1，remove的时候就-1。

我去，这个transient关键字是啥哦？

解释：

java 的transient关键字为我们提供了便利，你只需要实现Serilizable接口，将不需要序列化的属性前添加关键字transient，序列化对象的时候，这个属性就不会序列化到指定的目的地中。

不过呢，现在我们很少用到java里面的序列化了，基本都是json传输，或者xml传输。对于一些敏感的属性，我们可以通过注解的方式过滤掉，所以这个知识点我们简单识记一下即可。

显示增加属性：

private int size = 0; //链表中的元素个数，初始化为0

然后是size方法

@Override
public int size() {
    return this.size;
}

没错，就这么简单。

重载add方法，这个才是最通用的。

• 1、欣赏父类的add方法
• 2、是否超出范围
• 3、初版实现
• 4、测试
• 5、另一种遍历方式

public void add(int index, E element) {
        try {
            listIterator(index).add(element);
        } catch (NoSuchElementException exc) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
        }
    }

原来，父类AbstractSequentialList并没有亏待咱，已经写好了这个重载的add方法。不过呢，它的实现比较复杂，而且是针对双向链表的。我们的LinkedList是单链表，就不整那么复杂了，但是，我们可以参考下大佬的写法。

@Override
public void add(int index, Object element) {
    boolean isOutSize = checkIndex(index);
    if(isOutSize){
        throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index + "已经超出范围了，目前最大容量为" + size());
    }
}

/**
 * 检查下标是否超限
 * @param index
 * @return
 */
private boolean checkIndex(int index) {
    return index > size;
}

上面有个超纲的内容，就是异常抛出，IndexOutOfBoundsException是范围超出异常，你现在就理解成程序手动报错就行了。

测试一下，先生成size的get，set方法。

public int getSize() {
    return size;
}

public void setSize(int size) {
    this.size = size;
}

然后，原来的add方法加上size的自增代码：

public static void main(String[] args) {
    LinkedList list = new LinkedList();
    list.add("苹果");
    list.add("梨子");

    System.out.println(list.getSize());
}

没问题，但是当我们给第三个位置添加元素时：

list.add(3,"柚子");

就报错了，符合我们的预期。

@Override
public void add(int index, Object element) {
	boolean isOutSize = checkIndex(index);
	if(isOutSize){
		throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index + "已经超出范围了，目前最大容量为" + size());
	}
	int loop = 0;
	Node node = firstNode; //从第一个元素开始
	while(node != null) {
		loop++;
		if(loop == index){

			//如果已经是最后一个，则直接拼接
			if(loop == size()){
				Node newNode = new Node(element);
				node.next = newNode;
				//跳出循环
				break;
			}

			//1.先保存当前节点的next，防止断尾
			Node temp = new Node(node.next != null ? node.next.data:null);
			temp.next = node.next != null ? node.next.next : null;

			//2.之前断掉的部分接在新节点后面
			Node newNode = new Node(element);
			newNode.next = temp;

			//3.新的节点接在node后面
			node.next = newNode;

			//跳出循环
			break;

		}else{
			node = node.next;
		}

	}
}

/**
 * 检查下标是否超限
 * @param index
 * @return
 */
private boolean checkIndex(int index) {
	return index > size || index <= 0;
}

我们先用display方法来做测试。

LinkedList list = new LinkedList();
list.add("苹果");
list.add("梨子");

list.add(1,"柚子");

list.display();

但是，如果我们用增强for循环，就会报错。

for (Object o : list) {
    System.out.println(o);
}

咋就空指针了呢？

这边还不好调试，只能去看反编译的代码：

重点就是

Iterator var2 = list.iterator();

这行代码，点进去看：

public Iterator<E> iterator() {
    return listIterator();
}

listIterator，好眼熟啊，我们好像重写了对不？

对哦，当时我们嫌麻烦，就写了一个假的实现，直接就返回null了，所以肯定报错啊，哈哈。

正好复习一下之前的知识点，我们再来new一个匿名实现类。

LinkedList list = new LinkedList();
list.add("苹果");
list.add("梨子");

list.add(2,"柚子");

list.forEachRemaining(new Consumer() {
    @Override
    public void accept(Object o) {
        System.out.println(o);
    }
});

逼格瞬间就高了。

假如知道了下标，就该拿到对应的元素

• 1、代码实现

//取出某一个元素
public Object get(int index){
	if(checkIndex(index+1)){
		return null;
	}
	int i = 0;
	Object o = null;
	while((o = this.next())!= null){
		if(i++ == index){
			nodeForEach = null;//重置index
			return o;
		}
	}
	nodeForEach = null;//重置index
	return o;
}

思路：先判断一下下标是否超限，然后去遍历所有节点，如果找到了对应的index，直接把value返回即可。

注意，不管有没有取出元素后，都要重置nodeForEach，不然遍历的时候会出问题。

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