基于jdk（1.8.0_91）版本
一、LinkedList简介
- LinkedList是双链表结构，实现了List和Qeque的接口。实现所有可选的List操作，并允许所有元素，包括null。
- LinkedList是非线程安全的。如果在多线程环境下同时访问一个链表，当有一个线程修改了LinkedList，必须手动同步。可以在初始化当中通过List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...))返回一个线程安全的集合。
- LinkedList实现了Serializable接口，支持序列化，能够通过数据传递。
- LinkedList实现了Cloneable接口，能被克隆。
二、LinkedList的继承关系
java.lang.Object java.util.AbstractCollection<E> java.util.AbstractList<E> java.util.AbstractSequentialList<E> java.util.LinkedList<E>
public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
LinkedList与Collection的关系图：
从上面的UML图可以看出：有两个重要的参数分别是header和size
- henader：是双向链表的表头，表头的节点对象是个Node类实例（在jdk1.7之前是Entry）。Node类下包含了pervious、next、element这个成员变量，pervious表示上节点，next表示下节点，element表示集合中的元素值。
- size：双向链表的节点个数。
三、源码分析
public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements
List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
// 集合元素的个数
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;
// 空实现的构造函数，默认函数
public LinkedList() {
}
// 构造一个指定元素c的集合列表，并调用默认构造函数
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
// 元素e指定为第一元素，注意该函数不是公开的
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++;
}
// 元素e指定为最后一个元素
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++;
}
// 删除链接上非空的第一个元素f，私有函数，在removeFirst中调用
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;
}
// 删除链接上最后一个非空元素l，在removeLast中调用
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;
}
// 取消x节点上非空元素 很重要，对理解LinkedList是双链表结构有很大的帮助
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;
// 若x节点上的上一节点不存在为空，即把x节点的下一节点赋值成第一节点，
//这种情况一般是x节点是第一个节点
if (prev == null) {
first = next;
} else {
// 若x节点的上一节点非空时，会把x节点的next赋值给x节点的prev节点的下一节点next,
//同时把x节点的指向切断赋null。
prev.next = next;
x.prev = null;
}
// 和上面情况一样的原理，这里是x节点下一节点的指向关系
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
// 返回集合列表的第一个元素，列表为空会抛出NoSuchElementException
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
// 返回集合列表的最后一个元素，列表为空会抛出NoSuchElementExceptio
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
// 从列表中删除并返回第一个元素，
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f== null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
// 从列表中删除并返回最后一个元素
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if(l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
// 在列表的最头部插入指定元素e
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
// 在列表的尾部插入指定元素e
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
// 判断列表中是否包含元素o
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o)
!= -1;
}
// 列表元素实际个数
public int size() {
return size;
}
// 将元素e加入列表的末尾，其实是通过linkLast来实现的，返回true说明添加成功
boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
// 从列表中删除指定的元素o，通过遍历从第一个节点开始轮询查询是否存在o元素，若存在则删除o元素返回true。
// 从remove方法内查询分了两种情况，o是否为空。
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;
}
// 在列表末尾添加集合c
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
// 从双向链表的index开始，将“集合(c)”添加到双向链表中。
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
checkPositionIndex(index);
//将集合c转成数组
Object[] a = c.toArray();
//获取集合c的大小
int numNew = a.length;
if (numNew == 0)
return false;
Node<E> pred, succ;
//设置插入位置后的前后节点
if (index == size) {
//插入到末尾端，c的上一节点为原列表的last节点
//c的下一节点为null
succ = null;
pred = last;
} else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
//将集合c通过遍历全部插入双向链表中
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;
}
//更新LinkedList的实际大小
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
//清空双向链表数据
public void clear() {
//从表头开始遍历清除
//原理：设置当前节点以及前后节点都为null，再把后一个节点设置为最新节点
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;
//最后更新size设置为0
size = 0;
modCount++;
}
//获取指定位置的元素
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
//设置index位置的指定值element
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}
//在index前添加节点，且节点的值为element
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}
//删除index位置的节点
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
//是否有该元素的索引值
private boolean isElementIndex(int index) {
return index >= 0 && index < size;
}
//很重要，LinkedList随机访问的原理
//获取双向链表中指定位置的节点
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
//若获取元素的位置小于1/2size时，则从前向后查找
//反之，从后向前查找
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;
}
}
// Search Operations
//获取元素o对应的节点索引值，若不存在返回-1
//从前向后查找，查找第一个o出现的位置
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
//从表头开始逐个向后查找
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;
}
//获取元素o对应的节点索引值，若不存在返回-1
//从后向前查找，查找第一个o出现的位置
public int lastIndexOf(Object o) {
int index = size;
if (o == null) {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (x.item == null)
return index;
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (o.equals(x.item))
return index;
}
}
return -1;
}
// Queue operations.
//获取第一个节点元素，若不存在则返回null，不删除元素
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
//获取第一个节点元素，不删除元素
//若列表为空，则抛出异常
public E element() {
return getFirst();
}
//获取第一节点元素，同时会删除该元素
//若列表为空，则返回null
public E poll() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
//获取第一节点元素，同时会删除该元素
//若列表为空，则抛出异常
public E remove() {
return removeFirst();
}
//在列表的尾部添加元素e,返回true则成功
public boolean offer(E e) {
return add(e);
}
// Deque operations
//在列表最前面插入元素e
public boolean offerFirst(E e) {
addFirst(e);
return true;
}
//在列表的尾部插入元素e
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);
return true;
}
//获取第一个节点元素，不删除该元素
//若列表为空，则返回null
public E peekFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
//获取最后一个节点元素，不删除该元素
//若列表为空，则返回null
public E peekLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
}
//获取第一个节点元素，同时删除该元素
//若列表为空，则返回null
public E pollFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
//获取最后一个节点元素，同时删除该元素
//若列表为空，则返回null
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
//将元素推送到由此列表表示的堆栈上。 换句话说，在该列表的前面插入元素。
//相当于addFirst(E)
public void push(E e) {
addFirst(e);
}
//获取第一个节点元素，并删除该元素
public E pop() {
return removeFirst();
}
//从前向后遍历，删除第一次出现元素o
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
return remove(o);
}
//从后向前遍历，删除第一次出现元素o
public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
//返回列表指定index位置起的列表迭代器
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
checkPositionIndex(index);
return new ListItr(index);
}
…………………………
//双向链表的节点的数据结构
private static class Node<E> {
//当前节点所包含的值
E item;
//下一个节点
Node<E> next;
//上一个节点
Node<E> prev;
//链表节点的构造函数
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
/**
* @since 1.6
*/
public Iterator<E> descendingIterator() {
return new DescendingIterator();
}
/**
* Adapter to provide descending iterators via ListItr.previous
*/
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();
}
}
@SuppressWarnings("unchecked")
private LinkedList<E> superClone() {
try {
return (LinkedList<E>) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError(e);
}
}
//克隆一个LinkedList实例，
public Object clone() {
LinkedList<E> clone = superClone();
// 初始化clone的LinkedList的节点
clone.first = clone.last = null;
clone.size = 0;
clone.modCount = 0;
// 将原列表的元素节点全部赋值给新克隆的列表中
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
clone.add(x.item);
return clone;
}
//返回一个安全的LinkedList的数组。
public Object[] toArray() {
//新建一个Object数组
Object[] result = new Object[size];
int i = 0;
//通过从前向后遍历将LinkedList中的节点元素添加到Object数组中
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
return result;
}
// 返回LinkedList的模板数组。所谓模板数组，即可以将T设为任意的数据类型
public <T> T[] toArray(T[] a) {
// 若数组a的大小 < LinkedList的元素个数(意味着数组a不能容纳LinkedList中全部元素)
// 则新建一个T[]数组，T[]的大小为LinkedList大小，并将该T[]赋值给a。
if (a.length < size)
a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(
a.getClass().getComponentType(), size);
// 将链表中所有节点的数据都添加到数组a中
int i = 0;
Object[] result = a;
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next)
result[i++] = e.element;
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
private static final long serialVersionUID = 876323262645176354L;
// java.io.Serializable的写入函数
// 将LinkedList的“容量，所有的元素值”都写入到输出流中
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out any hidden serialization magic
s.defaultWriteObject();
// 写入“容量”
s.writeInt(size);
// 将链表中所有节点的数据都写入到输出流中
for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next)
s.writeObject(e.element);
}
// java.io.Serializable的读取函数：根据写入方式反向读出
// 先将LinkedList的“容量”读出，然后将“所有的元素值”读出
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden serialization magic
s.defaultReadObject();
// 从输入流中读取“容量”
int size = s.readInt();
// 新建链表表头节点
header = new Entry<E>(null, null, null);
header.next = header.previous = header;
// 从输入流中将“所有的元素值”并逐个添加到链表中
for (int i=0; i<size; i++)
addBefore((E)s.readObject(), header);
}
}
总结：
- LinkedList是基于双表链结构实现的，且head节点上是不存放数据的；其中有个很重要的内部类Node，Node类下有三个属性，分别是当前节点元素值、上一个节点、下一个节点。
//双向链表的节点的数据结构
private static class Node<E> {
//当前节点所包含的值
E item;
//下一个节点
Node<E> next;
//上一个节点
Node<E> prev;
//链表节点的构造函数
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
2. LinkedList提供两个构造函数，一个是无参的构造函数，通过此会创建一个包含head节点空列表；另外一个带Collection参数的构造函数，在创建的LinkedList实例的同时，会把Collection元素添加到列表尾部。
3. 在遍历链表过程中有个加速动作，源码中先将index与长度size的一半比较，如果index<size/2，就只从位置0往后遍历到位置index处，而如果index>size/2，就只从位置size往前遍历到位置index处。这样可以减少一部分不必要的遍历，从而提高一定的效率（实际上效率还是很低）。
//很重要，LinkedList随机访问的机制
//获取双向链表中指定位置的节点
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
//若获取元素的位置小于1/2size时，则从前向后查找
//反之，从后向前查找
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;
}
}
4. LinkedList是基于链表实现的，因此不存在容量不足的问题，所以这里没有扩容的方法。
5. 由于LinkedList实现了Deque，而Deque接口定义了在双端队列两端访问元素的方法。提供插入、移除和检查元素的方法。每种方法都存在两种形式：一种形式在操作失败时抛出异常，另一种形式返回一个特殊值（null 或 false，具体取决于操作。