在我的印象里LinkedList的使用场景并没有ArrayList多，我一度认为ArrayList并没有LinkedList复杂，毕竟LinkedList是链表实现的。但是在我读完LinkedList的源码后发现，LinkedList的源码并没有ArrayList那么多的数组copy。只是单纯的链表操作。
首先看类定义
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
linkedList实现了AbstractSequentialList 这个类是一个抽象类，并且继承自AbstractList。我们知道ArrayList是直接继承自AbstractList的，这两者之间有何区别呢。
AbstractList实现随机访问数据存储集合的默认实现，例如数组 的实现ArrayList
AbstractSequentialList 实现顺序访问数据存储集合的默认实现 例如链表 的实现LinkedList
我们来对比一下两者的几个核心方法的实现
AbstractList
public boolean add(E e) {
add(size(), e);
return true;
}
abstract public E get(int index);
public E set(int index, E element) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
AbstractSequentialList
public void add(int index, E element) {
try {
listIterator(index).add(element);
} catch (NoSuchElementException exc) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
}
}
public E get(int index) {
try {
return listIterator(index).next();
} catch (NoSuchElementException exc) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
}
}
public E set(int index, E element) {
try {
ListIterator<E> e = listIterator(index);
E oldVal = e.next();
e.set(element);
return oldVal;
} catch (NoSuchElementException exc) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
}
}
可以看到AbstractSequentialList 的实现使用的都是迭代器。迭代器只能顺序访问，这就很适合链表结构的数据结构。并且LinkedList还实现了Deque接口，Deque接口又实现了Queue接口，
Deque是一种双向队列的形式，支持在两端方向检索。
接下来开始正题:
要看LinkedList首先就要看他的数据结构 ，他核心的数据结构就是Node
private static class Node<E> {
E item; //自己
Node<E> next; //上一个节点
Node<E> prev; //下一个节点
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
从这个数据结构我们就能看到，他定义了自己前后的节点，这样他就实现了一种链表的结构简单举例1>2>3>4>5>null
但是光有Node是不够的 一个链表需要首尾 这时继续往下看，LinkedList的属性
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 定义list长度
transient int size = 0;
/**
* Pointer to first node.
* Invariant: (first == null && last == null) ||
* (first.prev == null && first.item != null)
*/
// 首
transient Node<E> first;
/**
* Pointer to last node.
* Invariant: (first == null && last == null) ||
* (last.next == null && last.item != null)
*/
// 尾
transient Node<E> last;
有了首尾，再加上 Node 的数据结构 一个链表就能够构建了。接下来我们看一下他的方法。为了方便理解，这里Node 可以理解为 一个指针
首先来看linkFirst方法
//赋值链表的第一个Node
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first; //得到当前的头指针
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); //新的first 前没有node 后为原先的头指针
first = newNode; // first变成新的头指针
if (f == null) //如果 原来的first 是空 那么last就是这个链表里唯一的值，所以last也为他
last = newNode;
else
f.prev = newNode; // 将原来的的头指针的前引用 变成了 现在的头指针
size++;
modCount++;
}
同样有linkFirst 就有 linkLast
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; //将原来尾指针的后引用变成 新的尾指针
size++;
modCount++;
}
之后我们来看一下 list中 最常用的方法
public boolean add(E e) {
linkLast(e); //这里调用了linkLast 向最后一位link一个值
return true;
}
//核心思路就是讲原来的last的next变成e 将e的prev变成原先的last
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++;
}
是不是很好理解呢， 就是在原本的last后面再跟一个 并把这个新的作为last就好了。
接着再来看remove方法 remove 方法有两个,先说第一个
//这里jdk做了 o==null的情况 如果==null 返回匹配到的第一个null值 ，否则去调用equals，这就是我们为何要去重写equals方法了。
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
//这里涉及到一个unlink方法
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;
//解绑 x的前后指针
//并且他们原先指向 x的指针 变成了新的位置
if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
//把x的值置为空
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
接下来我们看一下addAll这个方法
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
//校验index是否在范围内 这里的范围指的是 index不能小于0 且 index不能大于size(大于size 比如index = size +1 你size位置上的尾指针应该是谁的头指针呢？)
checkPositionIndex(index);
// 转成Obj数组
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
if (numNew == 0)
return false;
//这里只需要 前一个节点 和当前节点就够了
Node<E> pred, succ;
if (index == size) {
//如果要往最后一个节点之后插入node 当前就是null 上一个节点就是原来的last
succ = null;
pred = last;
} else {
// 否则获取当前index位置的节点
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
//当前新node 的前指针指向 pred
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
//如果pred为空那么first 就是新节点了，否则pred的next是当前节点
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode; //这里给挂了.next
// 之后新节点就变成了pred
pred = newNode;
}
// 插入完之后原先index位置上的节点为null 那么last就是最后插入的及诶单 ，否则 给循环添加完节点后的最后一个pred.next置为succ
if (succ == null) {
last = pred;
} else {
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
// 这样原先的链表就添加完了节点。
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
之后我们来看一下get方法
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
//调用了 node方法
return node(index).item;
}
//node方法 获取index位置上的节点
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
// 这里进行了一次2分 判断 index 在 size/2的左或者右 如果在左正向遍历，如果再右 反向遍历，提升效率.
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;
}
}
//之前的remove方法 同样使用了 node方法
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
之后是 contains 和 indexof
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
// 没什么好说的 遍历查 为空处理
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null)
return index;
index++;
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}
之后是一些队列的方法 push pop peek等 很好理解 字面上就能看出来，我这里就不赘述了。
之后我来说一下迭代器 先来看我们最常用的
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.iterator();
这里其实调的是AbstractSequentialList的iterator方法
public Iterator<E> iterator() {
return listIterator();
}
public ListIterator<E> listIterator() {
return listIterator(0);
}
public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
rangeCheckForAdd(index);
return new ListItr(index);
}
这里其实AbstractSequentialList中是有ListItr这个类的但是 LinkedList自己又实现了一个内部类 起同样的名字，这里其实new ListItr其实new的是 LinkedList的ListItr，下面我们来看一下他的实现
private class ListItr implements ListIterator<E> {
// 上次返回的node
private Node<E> lastReturned;
//下一个node
private Node<E> next;
//下一个node 的索引值
private int nextIndex;
//操作次数
private int expectedModCount = modCount;
ListItr(int index) {
// assert isPositionIndex(index);
//这里我们一般index = 0 所以next 是first
next = (index == size) ? null : node(index);
nextIndex = index;
}
public boolean hasNext() {
return nextIndex < size;
}
public E next() {
checkForComodification();
if (!hasNext())
throw new NoSuchElementException();
//这里先初始化上次返回的node 也就是这次查询的值
lastReturned = next;
//下一个节点
next = next.next;
//索引++
nextIndex++;
return lastReturned.item;
}
、、是否有上一个节点
public boolean hasPrevious() {
return nextIndex > 0;
}
//这里能够向前 查询
public E previous() {
checkForComodification();
if (!hasPrevious())
throw new NoSuchElementException();
//这里next 就等于上一个节点
lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev;
nextIndex--;
return lastReturned.item;
}
public int nextIndex() {
return nextIndex;
}
public int previousIndex() {
return nextIndex - 1;
}
public void remove() {
checkForComodification();
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException();
//remove先记录下上次next返回结果的 下一个节点
Node<E> lastNext = lastReturned.next;
//然后将上次next 的指针去掉
unlink(lastReturned);
if (next==lastReturned) //这里表示删除的是调用previous()返回的元素。
next = lastNext; //next被删除，所以next要后移，索引不变。
else
nextIndex--; // 这里表示 调用next()返回的元素 被删了 ，所以要索引--
lastReturned = null; //保证 不能连续删除 必须调用next 或者 previous
expectedModCount++;
}
//后面这两个方法就很简单了
public void set(E e) {
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
lastReturned.item = e;
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
lastReturned = null;
if (next == null)
linkLast(e);
else
linkBefore(e, next);
nextIndex++;
expectedModCount++;
}
//这里循环操作 action的操作
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
while (modCount == expectedModCount && nextIndex < size) {
action.accept(next.item);
lastReturned = next;
next = next.next;
nextIndex++;
}
checkForComodification();
}
//如果有并发操作这个 对象 ，抛出异常
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
jdk1.6后又提供了反向迭代器
/**
* @since 1.6
*/
public Iterator<E> descendingIterator() {
return new DescendingIterator();
}
/**
* 这里 next调previous 除了remove 都是反过来
*/
private class DescendingIterator implements Iterator<E> {
private final ListItr itr = new ListItr(size());
public boolean hasNext() {
return itr.hasPrevious();
}
public E next() {
return itr.previous();
}
public void remove() {
itr.remove();
}
}
接着我们看clone
@SuppressWarnings("unchecked")
private LinkedList<E> superClone() {
try {
return (LinkedList<E>) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError(e);
}
}
/**
* Returns a shallow copy of this {@code LinkedList}. (The elements
* themselves are not cloned.)
*
* @return a shallow copy of this {@code LinkedList} instance
*/
// 这里很简单，循环，add()
public Object clone() {
LinkedList<E> clone = superClone();
// Put clone into "virgin" state
clone.first = clone.last = null;
clone.size = 0;
clone.modCount = 0;
// Initialize clone with our elements
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
clone.add(x.item);
return clone;
}
最后 toArray
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;
}
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(
a.getClass().getComponentType(), size);
int i = 0;
Object[] result = a;
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
/*
* <p>如果列表适合指定的数组，并且有空余空间（即，
*数组中包含的元素多于列表中的元素，即数组中的元素
*在列表结尾之后立即设置为{@code null}。
*（这对于确定列表的长度非常有用<i>仅</ i>如果
*调用者知道列表不包含任何null元素。）
*/
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
这里我复制了这个方法的描述 ，但是我感觉这个东西并没什么卵用，因为你无法保证调用这 不含null元素，你只将size索引置为null 后面的还是不为null
@Test
public void test1(){
LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add("1");
linkedList.add("2");
linkedList.add("3");
linkedList.add("4");
System.out.println(linkedList);
String[] strs = {null,null,null,null,"3223","1222","234455"};
Object[] objects = linkedList.toArray(strs);
for(Object o: objects){
System.out.println(o);
}
}
打印结果
[1, 2, 3, 4]
1
2
3
4
null
1222
234455
我这里比较困惑，希望有大神给我解读一下。
LinkedList的源码解析就到这里 jdk1.8新增的并发迭代器Spliterator linkedlist也有实现，我没仔细研究 ，后续补上。
网友评论