《Go源碼解讀篇》之常見數據結構(list)

原本打算用Go實現Java中常見的集合,簡單實現ArrayList后,之后翻官網的package,發現了container/list,發現其實現十分的簡潔,所以學習記錄如下:

List實現準備工作

如果想實現一個list,首先想到解決問題:

  • 數據類型怎么處理?
  • Go中有沒有像Java中Object似的,萬能的數據類型呢?

多虧Go中存在interface{}這樣萬能的數據類型,問題就迎刃而解啦!

來看看我的ArrayList實現設計:

type ArrayList struct {
    size int32
    data []interface{}
}

我利用slice來實現簡單的list(單向鏈表)操作,再看看官網的實現:

type Element struct {
    prev, next *Element
    list       *List
    Value      interface{}
}

type List struct {
    root Element
    len  int
}

哈哈,這么一對比,我都有些害羞啦!官網上更面向對象化,把List中元素抽象成了ElementElement并存在自己讀取前后節點的方法。

Element中獲取操作

  • 獲取自身的Value
  • 獲取前驅節點
  • 獲取后繼節點

Go的特點之一就是,其訪問權限用首字母大小寫來區分,Element可以直接獲取其Value,而前后節點則分別提供了方法:

func (e *Element) Next() *Element {
    if p := e.next; e.list != nil && p != &e.list.root {
        return p
    }
    return nil
}

func (e *Element) Prev() *Element {
    if p := e.prev; e.list != nil && p != &e.list.root {
        return p
    }
    return nil
}

好不好奇,為什么類型是*Element? 當然是修改其值啦!
指針傳遞對象的引用,而非指針則是對對象的copy,指針使用規則如下:

  • 只要需要修改對象的時候,才必須使用指針,它不是Go語言的約束,而是一種自然約束。
  • 有時對象很小,用指針傳遞并不劃算

List的初始化

List通過調用New()方法來初始化一個list,New()方法實現如下代碼,Init()中將root.next,root.prev全都指向了root,這將在為下面的實現做鋪墊

//Init initializes or clears list l
func (l *List) Init() *List {
    l.root.next = &l.root // next ---> root
    l.root.prev = &l.root // next ---> root
    //l.root.list = l //
    l.len = 0
    return l
}

func New() *List {
    //new 申請內存初始化
    list := new(List)
    return list.Init()
}

執行完上New()后,會產生一個類似{{0x000001, 0x000001, nil, nil}, 0}對象(0x000001只是個栗子),然而這個地址就是Element.list,保證list中的一致性。

List中的存儲操作

List中的存儲操作方法如下:

如上這些公開的方法都是建立在insert(e, at *Element)和insertValue(v interface{}, at *Element)方法之上的,代碼如下:

//insert e after at
func (l *List) insert(e, at *Element) *Element {
    n := at.next
    at.next = e
    e.prev = at
    e.next = n
    n.prev = e
    e.list = l
    l.len++
    fmt.Println("l.root.prev:", l.root.prev, "  l.root.next:", l.root.next)
    return e

}

func (l *List) insertValue(v interface{}, at *Element) *Element {
    //創建新的節點
    return l.insert(&Element{Value: v}, at)
}

需要說明的是,insert(e, at *Element)實現是將e放到at后面啦,這對理解后面的代碼很有幫助。
附上PushBack(v interface{})流程圖:

pushback.png

由于PushFront(v interface{})執行過程與PushBack(v interface{})相反,所以附上其圖如下,仔細觀察,便知道其區別:

pushfront.png

假設上面Element的地址分別為0x001,0x002,0x003,分別將2,3放入列表中.
如上方法實現很簡單,都在建立"insertValue(v interface{}, at *Element)"之上的,所以不在文章中貼代碼啦!

List中的獲取操作

一開始初始化的節點,就是存放頭結點和尾節點指針用的,所以Back()操作返回其l.root.prev,Front()操作返回其l.root.next就搞定啦!

List中的刪除操作

然而上述方法內部調用了remove(e *Element), 代碼如下:

func (l *List) remove(e *Element) *Element {
    e.prev.next = e.next
    e.next.prev = e.prev
    //avoid memory leaks
    e.prev = nil
    e.next = nil
    e.list = nil
    l.len--
    return e
}

該方法的作用就是修改需要刪除節點的前驅和后繼節點,最后將其前后節點指針置空,防止內存異常。

List中的移動操作

所以移動操作,都是借助insertValue(v interface{}, e *Element)remove(e *Element)方法搞定的,使用的真是巧妙,具體查看源碼吧!

注意:list不是協程安全的。

總體來說,通過翻閱list源碼,掌握了它代碼實現的list存儲結構,更體會到了OOD的思想!(這篇文章,主要就是上面的兩張圖)

參考文獻

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