Java从入门到放弃(八)集合框架之LinkedList源码(1)

时间:2021-09-30 21:13:45

        LinkedList是基于双向链表的集合,先看以下代码:

        List<Integer> list = new LinkedList<>();
        for(int i = 1;i < 6;i++){
            list.add(i);
        }
代码执行后数据如图所示: Java从入门到放弃(八)集合框架之LinkedList源码(1)
结合LinkedList源码:
    transient int size = 0;

    /**
     * Pointer to first node.
     */
    transient Node<E> first;

    /**
     * Pointer to last node.
     */
    transient Node<E> last;
LinkedList的三个数据成员,size是集合内元素的个数,first指向头节点,last指向尾节点。而集合内的元素是通过内部类node来存储的,定义如下:
private static class Node<E> {
        E item;     //存储数据
        Node<E> next;   //后节点
        Node<E> prev;   //前节点

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }
包括三个成员变量,item是存储的数据元素,next指向后一个Node节点,perv指向前一个Node节点。

1、构造方法

    只有两个构造方法,一个无参构造,一个有参

    public LinkedList() {
    }
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

它和ArrayList不一样,没有指定初始化容量的构造函数。有参构造就是把集合全部加入到链表中,

2、add方法

 public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }
直接调用 linkLast方法,看一下 linkLast方法:
   void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;     //把last节点赋值给l
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);     //根据加入的元素构造新的node节点
        last = newNode;                                     //新的node节点设置为last节点
        if (l == null)                                      //last节点不为空的时候
            first = newNode;                                //即添加第一个节点的时候last为null,就把新节点设置为first
        else
            l.next = newNode;                               //把l节点(之前的last)的next指向新的node节点
        size++;                                             // 数据的size加1
        modCount++;                                         
    }

add方法就是把新节点设为last节点,在第三行的构造函数里面,把新节点的perv指向之前的last节点l,然后把之前last节点l的next指向新节点。最后一行modCount是集合中记录修改次数的成员变量,和快速失败机制有关。具体查看Java从入门到放弃(七)集合框架之ArrayList的坑

public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);   //链表越界检查

        if (index == size)
            linkLast(element);       //添加到last节点方法,如上 
        else
            linkBefore(element, node(index));  在node(index)节点前面添加新节点
    }

node(index)方法就是获取链表中index位置的node:

Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);

        if (index < (size >> 1)) {       //如果在链表的前半部分,就从first向后遍历
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)   循环index次
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;            //如果在链表的后半部分,就从last向前遍历
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

可以看到内部做了优化,并不是直接遍历到index位置,而是进行了判断,当index在链表的前半部分就从first向后遍历,如果在后半部分就从last向前遍历。

linkBefore方法

void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        final Node<E> pred = succ.prev;      //获取succ的perv节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);   //构建新节点,新节点的next指向succ,新节点的perv指向succ的perv   
        succ.prev = newNode;                                 //succ的perv节点指向新节点
        if (pred == null)                       
            first = newNode;            //如果perv节点为null,说明succ是first节点,所以把first指向新节点
        else
            pred.next = newNode;        //succ的perv节点的next节点指向新节点
        size++;
        modCount++;
    }

执行如下代码后结果如图:

list.add(2,6)
Java从入门到放弃(八)集合框架之LinkedList源码(1)

3、remove方法

public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {    遍历节点
                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;
    }
就是遍历链表,找到对应的节点,然后用unlink方法删除,看一下 unlink方法
E unlink(Node<E> x) {
        // assert x != null;
        final E element = x.item;      //node节点存储的数据
        final Node<E> next = x.next;   //后一个节点
        final Node<E> prev = x.prev;   //前一个节点

        if (prev == null) {          
            first = next;             //如果x的perv节点为null,说明x节点就是first,所以要把x的next节点设为first节点
        } else {
            prev.next = next;         //x节点的perv节点的next节点设置为x节点的next节点
            x.prev = null;            //x的perv节点置为null,便于gc
        }

        if (next == null) {           
            last = prev;   			  //如果x的next节点为null,说明x节点就是last节点,所以要把x的perv节点设为last节点          
		} else {
            next.prev = prev;         //x节点的next节点的perv节点设置为x节点的perv节点
            x.next = null;            //x的next节点置为null,便于gc
        }

        x.item = null;                //x的item置为null,便于gc
        size--;
        modCount++;                    
        return element;
    }
如下代码执行后:
list.remove(3);

Java从入门到放弃(八)集合框架之LinkedList源码(1)

remove(index)方法:

public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));
    }
方法都是调用了之前的一些方法,链表越界检查,然后根据node(index)知道对应的节点,使用unlink方法删除,这两个方法上面都有说明。