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LinkedList源码解析

LinkedList源码解析

作者: 等风中 | 来源:发表于2018-09-28 01:16 被阅读0次

    1.说明

    LinkedList是对链表的扩展,其底层使用链表实现,不是线程安全的集合类。其继承AbstractSequentialList,实现了List, Deque, Cloneable,Serializable各个接口,其中AbstractSequentialList继承了AbstractList抽象类,AbstractList是对支持随机读取的List的部分功能的抽象,AbstractSequentialList是对不支持随机读取的List的一部分功能的抽象。并且LinkedList实现了Deque接口,代表其支持双端队列的所有功能。

    2.优缺点

    LinkedList首先是链表的扩展,并且实现了双端队列的接口,所以其特点如下:

    • 随机存储,优点是不需要提前申请空间
    • 具有双端队列的所有功能,可以简单地实现先进先出和后进先出
    • 新增和删除时间复杂度比较少

    3.重要变量

    
    //元素的个数
    transient int size = 0;
    
    //首节点
    transient Node<E> first;
    
    //尾节点
    transient Node<E> last;
    

    4.节点数据结构

    在此之前,先介绍一下双端链表的数据结构

    private static class Node<E> {
            //节点的值
            E item;
            //下一个节点,如果为尾节点,则此值为null
            Node<E> next;
            //前一个节点,如果为首节点,则此值为null
            Node<E> prev;
    
            Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
                this.item = element;
                this.next = next;
                this.prev = prev;
            }
        }
    

    5.重要方法

    //向链表头添加元素
    private void linkFirst(E e) {
            final Node<E> f = first;
            //设置新节点,令首节点等于新节点,并将新节点的next指向原来的首节点
            final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
            first = newNode;
            //如果原来首节点为空,代表为空链表,则令尾节点也为新节点
              ,否则,令原来首节点的前一个节点为新节点
            if (f == null)
                last = newNode;
            else
                f.prev = newNode;
            //元素个数与修改次数进行增加
            size++;
            modCount++;
        }
        
    //向链表尾添加元素
    void linkLast(E e) {
            final Node<E> l = last;
            //设置新节点,令尾节点指向新节点,并且将新节点的prev指向原来的尾节点
            final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
            last = newNode;
            //如果原来尾节点为空,代表为空链表,则令首节点也为新节点
              ,否则,令原来尾节点的下一个节点为新节点
            if (l == null)
                first = newNode;
            else
                l.next = newNode;
            size++;
            modCount++;
        }
    
    //在给定节点之前插入对应节点
    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
            //获取给定节点的前一个节点,设为pred
            final Node<E> pred = succ.prev;
            //设置新节点,令其prev为给定节点的前一个节点,next为给定节点
            final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
            //同时设置给定节点的前一个节点为新节点
            succ.prev = newNode;
            //判断pred是否为空,如果是,那么新节点就是首节点
              ,否则,直接令pred的下一个节点为新节点
            if (pred == null)
                first = newNode;
            else
                pred.next = newNode;
            size++;
            modCount++;
        }
    
    //删除首节点
    private E unlinkFirst(Node<E> f) {
            final E element = f.item;
            final Node<E> next = f.next;
            //将首节点中相关引用置空,防止内存泄漏
            f.item = null;
            f.next = null;
            //令首节点为首节点的下一个节点
            first = next;
            //如果首节点为空,那么直接将尾节点也置空,
              否则,将当前首节点的prev置为null
            if (next == null)
                last = null;
            else
                next.prev = null;
            size--;
            modCount++;
            return element;
        }
    //删除尾节点
    private E unlinkLast(Node<E> l) {
            final E element = l.item;
            final Node<E> prev = l.prev;
            //将尾节点中相关引用置空,防止内存泄漏
            l.item = null;
            l.prev = null; 
            //令尾节点为尾节点的前一个节点
            last = prev;
            //如果尾节点为空,那么直接将首节点也置空,
              否则,将当前尾节点的next置为null
            if (prev == null)
                first = null;
            else
                prev.next = null;
            size--;
            modCount++;
            return element;
        }
        
    //删除指定元素
    E unlink(Node<E> x) {
            final E element = x.item;
            final Node<E> next = x.next;
            final Node<E> prev = x.prev;
            
            //如果指定节点的前一个节点为空,代表制定节点为首节点
              ,令首节点为指定节点的下一个节点,否则,指定节点
              的prev的next节点为其自身的next节点,并且令指定节点
              的prev节点为null
            if (prev == null) {
                first = next;
            } else {
                prev.next = next;
                x.prev = null;
            }
            
            //同理,如果指定节点的下一个节点为null,代表指定节点为尾节点,令
              尾节点等于指定节点的上一个节点,否则,指定节点的next节点的prev节点
              等于其自身的prev节点,且令自身的next节点等于null
            if (next == null) {
                last = prev;
            } else {
                next.prev = prev;
                x.next = null;
            }
            //最后,将指定节点的item也置为null,防止内存泄漏
            x.item = null;
            size--;
            modCount++;
            return element;
        }
    //按照索引值与对应集合类进行批量添加
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
            //检验index是否合法,就是检查其是否在[0,size]范围内,如果index为size,就是尾节点
            checkPositionIndex(index);
    
            Object[] a = c.toArray();
            int numNew = a.length;
            //如果集合类长度为0,那么直接返回失败
            if (numNew == 0)
                return false;
            
            //如果index与size大小相等,直接设置插入位置为尾节点
              ,否则,进行遍历查找节点,设置查找到的节点的前一个节点为插入节点
            Node<E> pred, succ;
            if (index == size) {
                succ = null;
                pred = last;
            } else {
                succ = node(index);
                pred = succ.prev;
            }
            
            //循环插入
            for (Object o : a) {
                @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
                Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
                //如果pred==null,代表index=0,此时直接插入首节点,令
                  首节点等于新节点,否则,直接令pred的下一个节点为新节点,然后依序插入
                if (pred == null)
                    first = newNode;
                else
                    pred.next = newNode;
                pred = newNode;
            }
            //如果,succ==null,代表index==size,则是直接从
              尾部进行插入,所以,直接令尾节点指向插入的最后一个节点即可
              ,否则,令最后一个插入节点的next等于succ,
              令succ的prev等于最后一个插入节点即可(其实就是进行了一个衔接)
            if (succ == null) {
                last = pred;
            } else {
                pred.next = succ;
                succ.prev = pred;
            }
            //对元素数量进行增加
            size += numNew;
            modCount++;
            return true;
        }
    //根据索引查找对应的节点(调用这个方法的方法已经判断过index,所以直接使用)
    Node<E> node(int index) {
            //如果index靠近左边,从first开始遍历,否则,从last开始遍历
            if (index < (size >> 1)) {
                Node<E> x = first;
                for (int i = 0; i < index; i++)
                    x = x.next;
                return x;
            } else {
                Node<E> x = last;
                for (int i = size - 1; i > index; i--)
                    x = x.prev;
                return x;
            }
        }
    

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