Java集合源码—LinkedList-蒲公英云

LinkedList源码分析

1.LinkedList概述

LinkedList底层是一个双链表(非循环), 是一个直线型的链表结构
因为实现方式是链表, 所以在插入或删除时的效率较高, 但是因为其内存空间并不一定连续, 遍历时需要从头到尾访问一遍, 所以查找的效率并不是很高

public class LinkedList
```
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
```
{

}
继承AbstractSequentialList 抽象类, 在遍历LinkedList的时候, 官方更推荐使用迭代器. (虽然LinkedList也提供了get(int index)方法, 但是每次调用该方法, 都需要从链表的头部或尾部进行遍历, 复杂度是O(n) ),
实现了List接口, 提供List接口中所有方法的实现
实现了Cloneable接口, 支持克隆(浅克隆). 通过Object.clone()方法的到的Object对象转化为了LinkedList, 并把内部的实例域都置空, 然后把背靠背的LinkedList结点中的每个值都拷贝到clone中
实现了Deque接口, 可以用作双端队列
实现了Serializable接口, 支持序列化.

2.类中的属性

//链表的长度
    transient int size = 0;
    //指向头结点的指针
    transient Node<E> first;
    //指向尾节点的指针
    transient Node<E> last;

我们来看一下这里Node类的属性 :

private static class Node<E> {
        //值域
        E item;
        //指向后的指针
        Node<E> next;
        //向前的指针
        Node<E> prev;
        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

Node类作为一个私有的静态内部类, 是每个节点的数据结构

3.类的构造器

1>无参构造器

public LinkedList() {
    }

2>带参构造器

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

相比于ArrayList, LinkedList的构造方法简洁了很多

4.常用方法

1>add() , linkLast(), addLast()

public boolean add(E e) {
        //默认将节点添加在链表末尾(尾插)
        linkLast(e);
        return true;
    }
    //分析一下linkLast(e)方法
    void linkLast(E e) {
        //获取当前的尾节点
        final Node<E> l = last;
        //new出一个赋值的新节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        //新节点变成尾节点
        last = newNode;
        //当链表还是空时, 新加入的这个节点就是头节点了 
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        //长度增加
        size++;
        modCount++;
    }
    //同样的, addLast()方法也是调用了linkLast()方法
    public void addLast(E e) {
        linkLast(e);
    }

2>addFirst() ,linkFirst()

public void addFirst(E e) {
        //调用头插方法
        linkFirst(e);
    }
    //linkFirst()与linkLast 相对应, 使用头插法插入新元素
    private void linkFirst(E e) {
        //获取第一个头结点
        final Node<E> f = first;
        //new出新节点, 并让其next指向之前的头
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
        //新节点成为头
        first = newNode;
        //如果之前链表为空, 那么last节点也就是新new出的这个节点
        if (f == null)
            last = newNode;
        else
            f.prev = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

3> addAll()

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        return addAll(size, c);
    }
    //index代表
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        //检查index位置是否合法
        checkPositionIndex(index);
        //将传入的集合参数转为数组
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        //若集合为空, 返回失败
        if (numNew == 0)
            return false;
        Node<E> pred, succ;
        //判断插入位置是否是在尾部
        if (index == size) {
            //如果是从尾部开始插入, pred节点就是链表的尾节点, succ代表插入位置后面的节点
            succ = null;
            pred = last;
        } else {
            succ = node(index);
            pred = succ.prev;
        }
        for (Object o : a) {
            //将Object对象转化成泛型类型
            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
            //new出新的节点, prev指向前一个节点
            Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
            //当链表为空的时候, 
            if (pred == null)
                first = newNode;
            else
                pred.next = newNode;
            //更新pred节点, 每插入一个, 向后移动一位
            pred = newNode;
        }
        //如果在尾部开始插入
        if (succ == null) {
            last = pred;
        } else {
            //否则将两边连接上
            pred.next = succ;
            succ.prev = pred;
        }
        //更新链表长度
        size += numNew;
        modCount++;
        return true;
    }

4>remove(), unlink()

//删除链表中指定元素
    public boolean remove(Object o) {
        //如果为要删除 node中值为null的节点
        if (o == null) {
            //从头到尾搜寻对应节点, 只删除碰到的第一个对应的节点
            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;
    }
    //删除指定node
    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;
        /**
        * 其实就是把要删除节点的prev.next指向next
        * 把next.pre指向prev
        */
        //如果是删除第一个节点
        if (prev == null) {
            first = next;
        } else {
            prev.next = next;
            x.prev = null;
        }
        //如果是最后一个节点
        if (next == null) {
            last = prev;
        } else {
            next.prev = prev;
            //将要删除的节点中的引用置空, 方便gc
            x.next = null;
        }
        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

5>removeLast() , unlinkLast()

public E removeLast() {
        final Node<E> l = last;
        //若为空, 则抛出异常
        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;
        //帮助GC
        l.item = null;
        l.prev = null; // help GC
        //更新为尾节点
        last = prev;
        //若链表中就一个节点, 删除完就没有节点了,
        if (prev == null)
            first = null;
        else
            prev.next = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

6>removeFirst() , unlinkFirst()

//移除链表中的第一个元素
    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;
        //方便虚拟机进行GC
        f.item = null;
        f.next = null; // help GC
        first = next;
        if (next == null)
            last = null;
        else
            next.prev = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

7>indexOf()

public int indexOf(Object o) {
        int index = 0;
        //寻找第一个出现的指定元素的位置
        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;
    }

8>clear()

//清空操作
    public void clear() {
    //将所有节点中的引用置空, 方便虚拟机进行GC
    for (Node<E> x = first; x != null; ) {
        Node<E> next = x.next;
        x.item = null;
        x.next = null;
        x.prev = null;
        x = next;
    }
    //头尾节点置空
    first = last = null;
    //长度清零
    size = 0;
    modCount++;
}