java中LinkedList使用迭代器优化移除批量元素原理分析

小编给大家分享一下java中LinkedList使用迭代器优化移除批量元素原理分析，相信大部分人都还不怎么了解，因此分享这篇文章给大家参考一下，希望大家阅读完这篇文章后大有收获，下面让我们一起去了解一下吧！

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 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 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--;            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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