Java1.8-LinkedList源码解析

概述

  LinkedList底层采用的是双向链表结构，有一个头节点first，一个尾节点last，双向链表意味着我们可以从头开始正向遍历，或者是从尾开始逆向遍历，并且可以针对头部和尾部进行相应的操作。

双向链表结构.png

继承关系

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

  LinkedList继承了AbstractSequentialList，这个类其实可以算简化版的List的实现，因为里面只有一些简单的方法，比如get，set，add，remove，addAll等等，但这些实现是基于迭代器的，也就是说要遍历链表中最多一半的数据(如果i大于数组大小的一半，则从尾部开始遍历)，所以性能相对于实现随机访问接口RandomAccess，肯定是慢的。
  另外，这个类实现了Deque，双端队列，那么这就意味着LinkedList是双端队列的一种实现方式，所以基于双端队列的操作在LinkedList中都是有效的。

属性

/**
 * 链表大小，transient修饰，不需要序列化
 */
transient int size = 0;

/**
 * 首节点，transient修饰，不需要序列化
 */
transient Node<E> first;

/**
 * 尾节点，transient修饰，不需要序列化
 */
transient Node<E> last;

private static class Node<E> {
    E item; // 节点的数据
    Node<E> next;  // 节点的上个节点的地址
    Node<E> prev;  // 节点的下个节点的地址

    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

方法

add，addFirst，addLast方法

public boolean add(E e) {
    // 在链表尾部添加
    linkLast(e);
    return true;
}

void linkLast(E e) {
    final Node<E> l = last;
    // 构造一个新的节点，pre指向尾节点，next指向null
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    // 重新赋值尾节点
    last = newNode;
    // 如果原先尾节点是null，赋值给头节点
    if (l == null)
        first = newNode;
    // 尾节点不为空，尾节点的next为新生成的节点
    else
        l.next = newNode;
    size++;
    // 结构性修改加1，线程相关
    modCount++;
}

public void addFirst(E e) {
    linkFirst(e);
}

public void addLast(E e) {
    linkLast(e);
}
private void linkFirst(E e) {
    final Node<E> f = first;
    final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
    first = newNode;
    if (f == null)
        last = newNode;
    else
        f.prev = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

addAll方法，中间包括了node(index)方法

public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
    // 校验index是否合法
    checkPositionIndex(index);
    // 将集合转为数组
    Object[] a = c.toArray();
    int numNew = a.length;
    // 如果数组为空，直接返回
    if (numNew == 0)
        return false;
    // 构造要插入元素位置的pre与next
    Node<E> pred, succ;
    // 如果要插入的是链表末尾
    if (index == size) {
        succ = null;
        pred = last;
    } else {
        // 不是在链表尾部插入，通过node()获取到这个位置的节点
        succ = node(index);
        // 将这个节点的pre指向要插入的节点
        pred = succ.prev;
    }
    // 遍历数组
    for (Object o : a) {
        @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
        // 构造数组中的元素为Node节点，并且pre指向
        Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
        // 表示在第一个元素之前插入
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        pred = newNode;
    }
    // 在最后一个元素之后插入
    if (succ == null) {
        last = pred;
    } else {
        pred.next = succ;
        succ.prev = pred;
    }

    size += numNew;
    modCount++;
    return true;
}

Node<E> node(int index) {
    // 如果要查询的节点在前半段，则从前往后遍历
    if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> x = first;
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
    // 否则从后往前遍历
    } else {
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}
// 这样就只需要遍历最多一半的结点就可以找到指定索引的结点

步骤大概如下：

1. 构造两个节点pred(待插入位置的上一个节点)，succ(待插入位置的下一个节点)
2. 遍历数组，将新节点的pre指向pred, 并将pred的next指向newNode；
3. 将新节点的next指向succ，并将succ的pre指向新节点；

链表添加.png

  其实第二步的图画的有些问题，因为pred在变化，不过将就着看吧，反正能看懂。

remove方法

  至于remove方法，即是在删除元素的时候，将要删除的节点从链表中断开，比较简单，不做过多讲解了。

总结

  LinkedList是基于链表实现的，所以也就具备了链表的优点与缺点，利于插入删除，不利于查询。