LinkedList简介
- LinkedList 是一个继承于 AbstractSequentialList 的双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。
- LinkedList 实现 List 接口，能对它进行队列操作。
- LinkedList 实现 Deque 接口，即能将 LinkedList 当作双端队列使用。
- LinkedList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数 clone()，能克隆。
- LinkedList 实现 java.io.Serializable 接口，这意味着 LinkedList 支持序列化，能通过序列化去传输。
- LinkedList 是非同步的。
LinkedList相对于 ArrayList 来说，是可以快速添加，删除元素，ArrayList 添加删除元素的话需移动数组元素，可能还需要考虑到扩容数组长度。
双链表
本文转自LinkedList源码分析（基于JDK8），本人仅在自己的理解上做了些许的修改。
LinkedList属性
LinkedList本身的 的属性比较少，主要有三个，一个是 size，表名当前有多少个节点；一个是 first 代表第一个节点；一个是 last 代表最后一个节点。
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
transient int size = 0;
/**
* 指向第一个节点的指针。
*/
transient Node<E> first;
/**
* 指向最后一个节点的指针。
*/
transient Node<E> last;
}
LinkedList 构造方法
无参构造方法
默认构造方法是空的，什么都没做，表示初始化的时候 size 为 0，first 和 last 的节点都为空：
public LinkedList() {
}
带Collection对象的构造函数
构造一个包含指定 Collection 的元素的列表,下面是执行逻辑：
- 使用 this() 调用默认的无参构造函数。
- 调用 addAll() 方法，传入当前的节点个数 size，此时 size 为 0，并将 collection 对象传递进去
- 检查 index 有没有数组越界的嫌疑
- 将 collection 转换成数组对象 a
- 循环遍历 a 数组，然后将 a 数组里面的元素创建成拥有前后连接的节点，然后一个个按照顺序连起来。
- 修改当前的节点个数 size 的值
- 操作次数 modCount 自增 1.
下面是实现的源代码：
默认构造函数
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
调用带参数的addAll方法
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
将collection对象转换成数组链表
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
checkPositionIndex(index);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
if (numNew == 0)
return false;
Node<E> pred, succ;
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
} else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
pred = newNode;
}
if (succ == null) {
last = pred;
} else {
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
常用方法
add 方法
add(E e) 方法
该方法直接将新增的元素放置链表的最后面，然后链表的长度（size）加1，修改的次数（modCount）加1
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
add(int index, E element)方法
指定位置往数组链表中添加元素
- 检查添加的位置 index 有没有小于等于当前的长度链表 size，并且要求大于 0，否则将抛出 IndexOutOfBoundsException 异常
- 如果是index是等于 size，那么直接往链表的最后面添加元素，相当于调用 add(E e) 方法
-
如果index不等于 size，则先是索引到处于 index 位置的元素，然后在 index 的位置前面添加新增的元素。
双链表插入实现
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}
把索引到的元素添加到新增的元素之后
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
final Node<E> pred = succ.prev;
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
succ.prev = newNode;
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
get 方法
get 方法
首先是判断索引位置有没有越界，确定完成之后开始遍历链表的元素，那么从头开始遍历还是从结尾开始遍历呢，这里其实是要索引的位置与当前链表长度的一半去做对比，如果索引位置小于当前链表长度的一半，否则从结尾开始遍历
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
由索引定位元素，用了二分法
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
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;
}
}
getfirst 方法
直接将第一个元素返回
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
getlast 方法
直接将最后一个元素返回
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
remove 方法
remove方法
remove 方法本质调用的还是 removeFirst 方法
public E remove() {
return removeFirst();
}
removeFirst 方法
移除第一个节点，将第一个节点置空，让下一个节点变成第一个节点，链表长度减 1，修改次数加 1，返回移除的第一个节点。
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final Node<E> next = f.next;
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next;
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
removeLast 方法
移除最后一个节点，将最后一个节点置空，最后一个节点的上一个节点变成 last 节点，，链表长度减 1，修改次数加 1，返回移除的最后一个节点。
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
private E unlinkLast(Node<E> l) {
// assert l == last && l != null;
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev;
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
last = prev;
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
remove(int index) 方法
先是检查移除的位置是否在链表长度的范围内，如果不在则抛出异常，根据索引 index 获取需要移除的节点，将移除的节点置空，让其上一个节点和下一个节点对接起来。
双链表删除节点实现
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
set 方法
检查设置元素位然后置是否越界，如果没有，则索引到 index 位置的节点，将 index 位置的节点内容替换成新的内容 element，同时返回旧值。
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}
clear 方法
将所有链表元素置空，然后将链表长度修改成0，修改次数加1
public void clear() {
// Clearing all of the links between nodes is "unnecessary", but:
// - helps a generational GC if the discarded nodes inhabit
// more than one generation
// - is sure to free memory even if there is a reachable Iterator
for (Node<E> x = first; x != null; ) {
Node<E> next = x.next;
x.item = null;
x.next = null;
x.prev = null;
x = next;
}
first = last = null;
size = 0;
modCount++;
}
push和pop 方法
push其实就是调用 addFirst(e) 方法，pop 调用的就是 removeFirst() 方法。
toArray 方法
创建一个 Object 的数组对象，然后将所有的节点都添加到 Object 对象中，返回 Object 数组对象。
public Object[] toArray() {
Object[] result = new Object[size];
int i = 0;
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
return result;
}
listIterator方法
这个方法返回的是一个内部类ListIterator，用户可以使用这个内部类变量当前的链表元素，但是由于LinkedList也是非线程安全的类，多线程下面使用，也可能会产生多线程修改的异常。
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
checkPositionIndex(index);
return new ListItr(index);
}
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