LinkedList源码解析(jdk1.8)

概述

LinkedList实现了List接口，底层是基于双向链表的结构实现的。相对于ArrayList的数组结构，它在执行插入和删除操作时要比ArrayList更加高效，但是它的随机访问查找要比ArrayList逊色。

LinkedList重要属性

//指向第一个节点,它的first.prev为空
transient Node<E> first;

//指向最后一个节点,它的last.next为空
transient Node<E> last;

//链表的节点，用来存储元素，每个节点都有前一个节点和后一个节点的信息
private static class Node<E> {
    E item;
    Node<E> next;
    Node<E> prev;

    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

关于前一个节点的位置信息和后一个节点位置信息，如下图所示:

构造函数

public LinkedList() {
}

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

LinkedList提供了两个构造函数，无参的构造函数，没有执行操作。带参的构造函数，接收的参数是一个Collection参数，里面执行了addAll的方法将c中的所有元素加入链表中。

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    return addAll(size, c);
}

public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
    checkPositionIndex(index);

    //step1:集合c转化为数组
    Object[] a = c.toArray();
    int numNew = a.length;
    if (numNew == 0)
        return false;

    //step2:初始化pred，succ节点
    Node<E> pred, succ;
    if (index == size) {
        succ = null;
        pred = last;
    } else {
        succ = node(index);
        pred = succ.prev;
    }

    //step3:遍历数组a
    for (Object o : a) {

        @SuppressWarnings("unchecked") 
        E e = (E) o;
        Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);

        //如果头结点为null，从第0个开始添加元素，构建链表
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        pred = newNode;
    }

    //step4:形成链表
    if (succ == null) {
        last = pred;
    } else {
        pred.next = succ;
        succ.prev = pred;
    }

    size += numNew;
    modCount++;
    return true;
}

添加元素add/addFirst/addLast

public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}

//在指定位置上添加节点
public void add(int index, E element) {

    //step1: 检查index
    checkPositionIndex(index);

    //step2: index与size相等，直接加载最后
    if (index == size)
        linkLast(element);
    else
        linkBefore(element, node(index));
}

//添加元素到第一个
public void addFirst(E e) {
    linkFirst(e);
}

private void linkFirst(E e) {
    //step1: 保存当前第一个元素
    final Node<E> f = first;

    //step2: 将要添加的元素转化为node节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);

    //step3: 将新节点设置为first节点
    first = newNode;

    if (f == null)
        last = newNode;
    else
        f.prev = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

//添加元素到最后
public void addLast(E e) {
    linkLast(e);
}

void linkLast(E e) {

    //step1：保存链表中最后一个节点
    final Node<E> l = last;

    //step2: 将添加元素e，生成一个节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);

    //step3：将新的节点，设置为新的最后一个节点
    last = newNode;

    //step4: 如果step1中，last为null， //则表明LinkedList是个空的，则该e作为第一个节点
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

//将e放置在succ位置上，succ作为e的pred节点
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++;
}

删除元素remove/removeFirst/removeLast

remove(Object o)

//直接删除某个元素
public boolean remove(Object o) {

    //从头开始遍历，找到o对象开始删除
    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;
}

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;
}

removeFirst()

//删除第一个元素
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;  // 将之前第一个元素的下一个最为新头节点
    if (next == null)
        last = null;
    else
        next.prev = null;
    size--;
    modCount++;
    return element;
}

removeLast

//直接删除最后一个元素
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;   //将之前最后一个元素的前一个最为新的最后的元素
    if (prev == null)
        first = null;
    else
        prev.next = null;
    size--;
    modCount++;
    return element;
}

执行栈操作

//移除list中的第一个元素并返回
public E pop() {
    return removeFirst();
}

//在list前面插入一个元素
public void push(E e) {
    addFirst(e);
}

执行队列操作

//获取队列的头
public E peek() {
    final Node<E> f = first;
    return (f == null) ? null : f.item;
}

//获取队列的头
public E element() {
    return getFirst();
}

//获取队列的头，并且删除它
public E poll() {
    final Node<E> f = first;
    return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}

//获取队列的头，并且删除它
public E remove() {
    return removeFirst();
}

//在队列后面添加元素
public boolean offer(E e) {
    return add(e);
}

总结:
1. LinkedList底层是基于双向链表的结构实现的,因此不存在容量不足的问题，所以这里没有扩容的方法。
2. 插入删除效率高，查找效率低;
3. 要注意源码中还实现了栈和队列的操作方法，因此也可以作为栈、队列和双端队列来使用。