项目中经常会用到LinkedList集合来存储数据，打算写一篇LinkedList的源码解析，而LinkedList是基于链表结构存储数据的，这篇博文将解析链表数据结构，包括单向链表和双向链表；
1：单向链表：
单向链表的链表对象维护了一个 first 引用，该引用指向节点链表中的第一个节点对象，每个节点对象维护一个 next 引用，next引用指向下一个节点对象；（这里注意：是引用指向的是节点对象：节点对象包含存储的数据和next引用）
以下是单向链表的图解：
java代码实现如下：
public class LinkedListDemo1 { //表示整个链表对象
private Node first; //链表对象的第一个引用
public LinkedListDemo1(){
}
public Node getFirst() {
return first;
}
public void setFirst(Node first) {
this.first = first;
}
class Node{ //节点对象
Item item; //存储的数据对象
Node next; //下一个节点对象的引用
public Item getItem() {
return item;
}
public void setItem(Item item) {
this.item = item;
}
public Node getNext() {
return next;
}
public void setNext(Node next) {
this.next = next;
}
}
}
当需要在首位置插入元素时，图解如下：first 引用指向需要插入到链表中的节点对象，新的节点对象的next引用指向原先的首节点对象；
java代码实现如下：
//插入对象到链表首位置 public void insertFirst(Item item){ //创建链表对象 LinkedListDemo1 list=new LinkedListDemo1(); //原来的首个节点暂存在：用oldFirst引用指向 Node oldFirst=first; //创建需要插入的节点对象 Node newNode=new Node(); newNode.item=item; //新节点对象的next引用指向原先的首节点对象 newNode.next=oldFirst; }
当然这里的插入没有考虑首位置的节点对象为null的情况，插入到其他位置的节点实现原理和插入到首位置的基本差不多；
下面接收双向链表的实现原理：
链表对象中维护一个first 引用和 last引用，分别指向链表中的首末节点对象；每个节点对象维护 存储的数据对象引用,prev和next引用，用来指向前后节点对象；
双向链表的图解：
java代码实现链表对象如下：
public class LinkedListDemo2 { private Node first; private Node last; public LinkedListDemo2(){ } public Node getFirst() { return first; } public void setFirst(Node first) { this.first = first; } public Node getLast() { return last; } public void setLast(Node last) { this.last = last; } class Node{ Item item; Node prev; Node next; public Item getItem() { return item; } public void setItem(Item item) { this.item = item; } public Node getPrev() { return prev; } public void setPrev(Node prev) { this.prev = prev; } public Node getNext() { return next; } public void setNext(Node next) { this.next = next; }}}
双向链表插入元素到首位：
图解：
java代码实现：
public void insertFirst(Item item){ //暂存原先首节点对象 Node oldFirst=first; //创建新的节点对象 Node newNode=new Node(); newNode.item=item; newNode.next=first; //first引用指向新节点对象 first=newNode; //原先的节点对象的prev引用指向新节点对象 oldFirst.prev=newNode; }
到此，单向链表结构和双向链表结构就解析完了，下面将解析 LinkedList 的源码：
LinkedList是基于双向链表数据结构来存储数据的，以下是对LinkedList 的 属性，构造器 ，add(E e),remove(index),get(Index),set(inde,e)进行源码分析：
属性：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
|
transient
int
size =
0
;
//记录集合的大小
/**
* Pointer to first node.
* Invariant: (first == null && last == null) ||
* (first.prev == null && first.item != null)
*/
transient
Node<E> first;
//指向首节点对象
/**
* Pointer to last node.
* Invariant: (first == null && last == null) ||
* (last.next == null && last.item != null)
*/
transient
Node<E> last;
//指向末节点对象
|
2构造器：
|
1
|
public
LinkedList() {
//构造空的LinkedList对象<br>}
|
|
1
2
3
|
public
LinkedList(Collection<?
extends
E> c) {
//构造对象，将集合元素添加到新集合中<br> this();
addAll(c);
}
|
3：方法：add(E e)
|
1
2
3
4
|
public
boolean
add(E e) {
linkLast(e);
return
true
;
}
|
linkedLast(e) 源码
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
|
/**
* Links e as last element.
*/
void
linkLast(E e) {
final
Node<E> l = last;
//将原来的最末节点对象暂存 l 引用
final
Node<E> newNode =
new
Node<>(l, e,
null
); /构建新的Node对象
last = newNode;
//将链表对象的last引用指向新增的节点元素
if
(l ==
null
)
first = newNode;
//如果不存在之前指向的节点，则first引用指向新创建的节点对象
else
l.next = newNode;
//存在前一个节点，之前最后节点对象的next指向新建的节点对象
size++;
//结合的长度加1
modCount++;
}
|
Node对象的构造器如下：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
|
private
static
class
Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
//参数为 l:之前的最后一个节点, element:需要新增的元素, next null
this
.item = element;
//要增加的元素
this
.next = next;
//新增节点的next指向为null
this
.prev = prev;
//新增节点的prev指向之前的节点
}
}
|
remove方法：
|
1
2
3
4
|
public
E remove(
int
index) {
//删除指定索引的元素
checkElementIndex(index);
//检查是否索引越界
return
unlink(node(index));
}
|
|
1
|
node(index) 的源码如下：
|
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
|
Node<E> node(
int
index) {
// assert isElementIndex(index);
if
(index < (size >>
1
)) {
//获取到一般长度的集合索引值
Node<E> x = first;
//暂存链表中首节点对象
for
(
int
i =
0
; i < index; i++)
//遍历前半段集合节点
x = x.next;
return
x;
}
else
{
Node<E> x = last;
for
(
int
i = size -
1
; i > index; i--)
x = x.prev;
return
x;
}
}
|
这里有点繁琐，举个具体的实例说明：比如需要删除index=5;的节点对象，假设结合的长度为20
则调用 node(5) 方法后返回的是什么呢？假设Node(0) 为起始位置
此时：初始：x=Node(0),当i=0 x=Node(1) i=1 x=Node(2)…… 当i=5-1 x=Node(5) 此时就定位到了需要删除的节点对象 即 Node(index)
接下来调用: unlink(node(index)) 继续以index=5为例
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
|
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final
E element = x.item;
//Node(5).data
final
Node<E> next = x.next;
//next=Node(6)
final
Node<E> prev = x.prev;
//prev=Node(4)
if
(prev ==
null
) {
first = next;
}
else
{
prev.next = next;
//Node(4).next=Node(6)
x.prev =
null
;
//Node(5).prev=null
}
if
(next ==
null
) {
last = prev;
}
else
{
next.prev = prev;
// Node(6).prev=Node(4)
x.next =
null
;
//Node(5).next=null 回收
}
x.item =
null
;
//Node(5)=null
size--;
modCount++;
return
element;
}
|
这样就完成了 Node(index-1).next=Node(index+1) Node(index+1).prev=Node(index-1) Node(index).data=null Node(index).prev=null Node(index).next=null 完成了删除动作 删除相应的索引的节点
删除第一个节点和删除最后一个节点的原理类似；
Get(int index) 方法：
|
1
2
3
|
public
E get(
int
index) {
checkElementIndex(index);
//检查索引是否越界
return
node(index).item;
//node(index) 在删除的方法中分析过，返回索引为index的节点对象， 所以get方法 返回的是该索引节点的存储数据对象
|
|
1
|
}
|
set(index,e) 方法：
|
1
2
3
4
5
|
public
E set(
int
index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
//调用node(index)放回Node(index)
E oldVal = x.item;
x.item = element;
//将 Node(index)的引用指向新的对象
|
|
1
|
return
oldVal; }
|
到此LinkedList的源码分析结束了：
mark:使用LinkedList 时，使用的是链表结构，当调用add()方法时，默认添加到最后一个，集合不需要扩充，减少内存消耗；
但是当LinkedList 进行指定索引的查询，元素替换，删除，需要对集合从first指向开始进行遍历一遍才能进行，有相应的计算复杂度；使用时应当考虑到这一点