Java中的LinkedList removeFirst()方法

在Java的集合框架中，LinkedList类是一个用于存储有序元素的双向链表。LinkedList类提供了许多方法来操作集合中的元素，其中包括removeFirst()方法。本文将为你详细介绍Java中的LinkedList removeFirst()方法及其用法。

什么是LinkedList？

LinkedList是Java集合框架中的一个双向链表类，它实现了List和Deque接口。由于LinkedList内部采用链表数据结构进行存储，因此它的插入和删除的时间复杂度是O(1)，但是随机访问的时间复杂度是O(n)。

以下是使用LinkedList创建一个单链表的示例代码：

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListExample {

    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<String>();
        linkedList.add("节点1");
        linkedList.add("节点2");
        linkedList.add("节点3");
        System.out.println(linkedList);
    }
}

以上示例代码创建了一个String类型的LinkedList对象，并在其中添加了三个节点。在输出语句中，我们使用了LinkedList中重写的toString()方法，直接输出LinkedList对象。输出结果如下：

[节点1, 节点2, 节点3]

由此可见，LinkedList类可以非常方便地操作链表结构。

removeFirst()方法的介绍

removeFirst()方法是LinkedList类中的一个方法，用于从链表中删除第一个元素。该方法的声明如下：

public E removeFirst()

removeFirst()方法返回的是被删除的元素，如果链表为空，则抛出NoSuchElementException异常。

以下是使用removeFirst()方法删除LinkedList中第一个元素的代码示例：

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListExample {

    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<String>();
        linkedList.add("节点1");
        linkedList.add("节点2");
        linkedList.add("节点3");
        String firstElement = linkedList.removeFirst();
        System.out.println("被删除的元素是：" + firstElement);
        System.out.println("删除后的结果是：" + linkedList);
    }
}

输出结果如下：

被删除的元素是：节点1
删除后的结果是：[节点2, 节点3]

removeFirst()方法实现原理

在LinkedList的底层实现中，每个节点都是一个Entry对象，该对象包含了元素值、前后指针。用头节点head和尾节点tail分别指向链表头和尾的Entry对象，然后用next指针把各个节点串联起来。removeFirst()方法的本质是获取头节点指向的Entry对象，然后删除并返回其元素值。以下是removeFirst()方法的源码实现：

public E removeFirst() {
    final Node<E> f = first;
    if (f == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return unlinkFirst(f);
}

private E unlinkFirst(Node<E> f) {
    final E element = f.item;
    final Node<E> next = f.next;
    f.item = null;
    f.next = null;  
    first = next;
    if (next == null)
        last = null;
    else
        next.prev = null;
    size--;
    modCount++;
    return element;
}

其中，first和last是头节点和尾节点，size是LinkedList的大小，modCount是LinkedList的修改次数。

removeFirst()方法的使用场景

removeFirst()方法的主要使用场景是需要删除LinkedList中第一个元素的情况。一般情况下，我们需要先判断LinkedList是否为空，然后再调用removeFirst()方法进行删除操作。当LinkedList支持按元素删除时，有时候我们可能需要使用removeFirstOccurrence()方法，它可以删除LinkedList中第一次出现的指定元素。例如，以下代码示例就演示了如何使用removeFirstOccurrence()方法：

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListExample {

    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<String>();
        linkedList.add("节点1");
        linkedList.add("节点2");
        linkedList.add("节点3");
        linkedList.add("节点2");
        System.out.println("删除前的结果是：" + linkedList);
        linkedList.removeFirstOccurrence("节点2");
        System.out.println("删除后的结果是：" + linkedList);
    }
}

输出结果如下：

删除前的结果是：[节点1, 节点2, 节点3, 节点2]
删除后的结果是：[节点1, 节点3, 节点2]

可以看到，removeFirstOccurrence()方法只会删除LinkedList中第一次出现的指定元素。

注意事项

调用removeFirst()方法时，需要注意LinkedList是否为空。如果LinkedList为空，则调用removeFirst()方法会抛出NoSuchElementException异常。

调用removeFirst()方法后，需要注意LinkedList的大小和修改次数。可以通过size()方法获取LinkedList的大小，通过modCount属性获取修改次数。

结论

通过本文的介绍，我们了解了Java中LinkedList removeFirst()方法的用法及实现原理。removeFirst()方法可以删除LinkedList中第一个元素，使用场景较为广泛。在使用removeFirst()方法时，需要注意是否为空、LinkedList的大小和修改次数等问题。