Java集合--List

谁践踏了优雅 2022-04-23 06:44 324阅读 0赞

# Java集合–List #

## Java集合 ##

作为一个Developer，Java集合类是我们在工作中运用最多的、最频繁的类。相比于数组(Array)来说，集合类的长度可变，更加适合于现代开发需求；

Java集合就像一个容器，可以存储任何类型的数据，也可以结合泛型来存储具体的类型对象。在程序运行时，Java集合可以动态的进行扩展，随着元素的增加而扩大。在Java中，集合类通常存在于java.util包中。

Java集合主要由2大体系构成，分别是Collection体系和Map体系，其中Collection和Map分别是2大体系中的顶层接口。

Collection主要有三个子接口，分别为List(列表)、Set(集)、Queue(队列)。其中，List、Queue中的元素有序可重复，而Set中的元素无序不可重复；

List中主要有ArrayList、LinkedList两个实现类；Set中则是有HashSet实现类；而Queue是在JDK1.5后才出现的新集合，主要以数组和链表两种形式存在。

Map同属于java.util包中，是集合的一部分，但与Collection是相互独立的，没有任何关系。Map中都是以key-value的形式存在，其中key必须唯一，主要有HashMap、HashTable、TreeMap三个实现类。

![img][]

## 1 List ##

在Collection中，List集合是有序的，Developer可对其中每个元素的插入位置进行精确地控制，可以通过索引来访问元素，遍历元素。

在List集合中，我们常用到ArrayList和LinkedList这两个类。

其中，ArrayList底层通过数组实现，随着元素的增加而动态扩容。而LinkedList底层通过链表来实现，随着元素的增加不断向链表的后端增加节点。

ArrayList是Java集合框架中使用最多的一个类，是一个数组队列，线程不安全集合。

它继承于AbstractList，实现了List, RandomAccess, Cloneable, Serializable接口。  
(1)ArrayList实现List，得到了List集合框架基础功能；  
(2)ArrayList实现RandomAccess，获得了快速随机访问存储元素的功能，RandomAccess是一个标记接口，没有任何方法；  
(3)ArrayList实现Cloneable，得到了clone()方法，可以实现克隆功能；  
(4)ArrayList实现Serializable，表示可以被序列化，通过序列化去传输，典型的应用就是hessian协议。

它具有如下特点：

*  容量不固定，随着容量的增加而动态扩容（阈值基本不会达到）
 *  有序集合（插入的顺序==输出的顺序）
 *  插入的元素可以为null
 *  增删改查效率更高（相对于LinkedList来说）
 *  线程不安全

数据结构：（JDK1.7）

![img][img 1]

LinkedList是一个双向链表，每一个节点都拥有指向前后节点的引用。相比于ArrayList来说，LinkedList的随机访问效率更低。

它继承AbstractSequentialList，实现了List, Deque, Cloneable, Serializable接口。  
(1)LinkedList实现List，得到了List集合框架基础功能；  
(2)LinkedList实现Deque，Deque 是一个双向队列，也就是既可以先入先出，又可以先入后出，说简单些就是既可以在头部添加元素，也可以在尾部添加元素；  
(3)LinkedList实现Cloneable，得到了clone()方法，可以实现克隆功能；  
(4)LinkedList实现Serializable，表示可以被序列化，通过序列化去传输，典型的应用就是hessian协议。

数据结构：（JDK1.7）

![img][img 2]

### 1.1 List常用方法 ###

A:添加功能
    boolean add(E e):向集合中添加一个元素
    void add(int index, E element):在指定位置添加元素
    boolean addAll(Collection<? extends E> c)：向集合中添加一个集合的元素。
        
    B:删除功能
    void clear()：删除集合中的所有元素
    E remove(int index)：根据指定索引删除元素，并把删除的元素返回
    boolean remove(Object o)：从集合中删除指定的元素
    boolean removeAll(Collection<?> c):从集合中删除一个指定的集合元素。
    
    C:修改功能
    E set(int index, E element):把指定索引位置的元素修改为指定的值，返回修改前的值。
    
    D:获取功能
    E get(int index)：获取指定位置的元素
    Iterator iterator():就是用来获取集合中每一个元素。
    
    E:判断功能
    boolean isEmpty()：判断集合是否为空。
    boolean contains(Object o)：判断集合中是否存在指定的元素。
    boolean containsAll(Collection<?> c)：判断集合中是否存在指定的一个集合中的元素。
    
    F:长度功能
    int size():获取集合中的元素个数
    
    G:把集合转换成数组
    Object[] toArray():把集合变成数组。

### 1.2 ArrayList基本操作 ###

public class ArrayListTest { 
        public static void main(String[] agrs){ 
            //创建ArrayList集合：
            List<String> list = new ArrayList<String>();
            System.out.println("ArrayList集合初始化容量："+list.size());
    
            //添加功能：
            list.add("Hello");
            list.add("world");
            list.add(2,"!");
            System.out.println("ArrayList当前容量："+list.size());
    
            //修改功能：
            list.set(0,"my");
            list.set(1,"name");
            System.out.println("ArrayList当前内容："+list.toString());
    
            //获取功能：
            String element = list.get(0);
            System.out.println(element);
    
            //迭代器遍历集合：(ArrayList实际的跌倒器是Itr对象)
            Iterator<String> iterator =  list.iterator();
            while(iterator.hasNext()){ 
                String next = iterator.next();
                System.out.println(next);
            }
            
            //for循环迭代集合：
            for(String str:list){ 
                System.out.println(str);
            }
    
            //判断功能：
            boolean isEmpty = list.isEmpty();
            boolean isContain = list.contains("my");
    
            //长度功能：
            int size = list.size();
    
            //把集合转换成数组：
            String[] strArray = list.toArray(new String[]{ });
    
            //删除功能：
            list.remove(0);
            list.remove("world");
            list.clear();
            System.out.println("ArrayList当前容量："+list.size());
        }
    }

### 1.3 LinkedList基本操作 ###

public class LinkedListTest { 
        public static void main(String[] agrs){ 
            List<String> linkedList = new LinkedList<String>();
            System.out.println("LinkedList初始容量："+linkedList.size());
    
            //添加功能：
            linkedList.add("my");
            linkedList.add("name");
            linkedList.add("is");
            linkedList.add("jiaboyan");
            System.out.println("LinkedList当前容量："+ linkedList.size());
    
            //修改功能:
            linkedList.set(0,"hello");
            linkedList.set(1,"world");
            System.out.println("LinkedList当前内容："+ linkedList.toString());
    
            //获取功能：
            String element = linkedList.get(0);
            System.out.println(element);
    
            //遍历集合：(LinkedList实际的跌倒器是ListItr对象)
            Iterator<String> iterator =  linkedList.iterator();
            while(iterator.hasNext()){ 
                String next = iterator.next();
                System.out.println(next);
            }
            //for循环迭代集合：
            for(String str:linkedList){ 
                System.out.println(str);
            }
    
            //判断功能：
            boolean isEmpty = linkedList.isEmpty();
            boolean isContains = linkedList.contains("jiaboyan");
    
            //长度功能：
            int size = linkedList.size();
    
            //删除功能：
            linkedList.remove(0);
            linkedList.remove("jiaboyan");
            linkedList.clear();
            System.out.println("LinkedList当前容量：" + linkedList.size());
        }
    }

### 1.4 ArrayList和LinkedList比较 ###

查看了网上很多的例子，很多都说，在新增操作时，ArrayList效率不如LinkedList，因为ArrayList底层是数组实现，在动态扩容时，性能有所损耗，而LinkedList不存在数组扩容机制，所以LinkedList效率更高。那么结果究竟怎样，来看下面的数据！

public class ListTest { 
    
        //迭代次数
        public static int ITERATION_NUM = 100000;
    
        public static void main(String[] agrs) { 
            insertPerformanceCompare();
        }
    
        //新增性能比较：
        public static void insertPerformanceCompare() { 
            Thread.sleep(5000);
    
            System.out.println("LinkedList新增测试开始");
            long start = System.nanoTime();
            List<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>();
            for (int x = 0; x < ITERATION_NUM; x++) { 
                linkedList.add(x);
            }
            long end = System.nanoTime();
            System.out.println(end - start);
    
            System.out.println("ArrayList新增测试开始");
            start = System.nanoTime();
            List<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
            for (int x = 0; x < ITERATION_NUM; x++) { 
                arrayList.add(x);
            }
            end = System.nanoTime();
            System.out.println(end - start);
        }
    }

结果：

结果与预想的有些不太一样，ArrayList的新增性能并不低。

究其原因，可能是经过JDK近几年的更新发展，对于数组复制的实现进行了优化，以至于ArrayList的性能也得到了提高。

![img][img 3]

（2）元素获取比较：

由于LinkedList是链表结构，没有角标的概念，没有实现RandomAccess接口，不具备随机元素访问功能，所以在get方面表现的差强人意，ArrayList再一次完胜。

public class ListTest { 
    
        //迭代次数，集合大小：
        public static int ITERATION_NUM = 100000;
    
        public static void main(String[] agrs) { 
            getPerformanceCompare();
        }
    
        //获取性能比较：
        public static void getPerformanceCompare() { 
            Thread.sleep(5000);
            
            //填充ArrayList集合：
            List<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
            for (int x = 0; x < ITERATION_NUM; x++) { 
                arrayList.add(x);
            }
    
            //填充LinkedList集合：
            List<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>();
            for (int x = 0; x < ITERATION_NUM; x++) { 
                linkedList.add(x);
            }
    
            //创建随机数对象：
            Random random = new Random();
    
            System.out.println("LinkedList获取测试开始");
            long start = System.nanoTime();
            for (int x = 0; x < ITERATION_NUM; x++) { 
                int j = random.nextInt(x + 1);
                int k = linkedList.get(j);
            }
            long end = System.nanoTime();
            System.out.println(end - start);
    
            System.out.println("ArrayList获取测试开始");
            start = System.nanoTime();
            for (int x = 0; x < ITERATION_NUM; x++) { 
                int j = random.nextInt(x + 1);
                int k = arrayList.get(j);
            }
            end = System.nanoTime();
            System.out.println(end - start);
        }
    }

结果：

从结果中可以看到，ArrayList在随机访问方面表现的十分优秀，比LinkedList强了很多，基本上保持在10多倍以上。

LinkedList为什么这么慢呢？这主要是LinkedList的代码实现所致，每一次获取都是从头开始遍历，一个个节点去查找，每查找一次就遍历一次，所以性能自然得不到提升。

![img][img 4]

### 1.5 ArrayList源码分析（基于JDK1.7.0\_45） ###

接下来，我们几对ArrayList的源码进行一个解析，其中笔者提出了几个问题？

(1)ArrayList构造

(2)增删改查实现

(3)迭代器-modCount

(4)为什么数组对象要使用transient修饰符

(5)System.arraycopy（）参数含义 Arrays.copyOf（）参数含义

我们通过这这几个问题，来一步步的学习ArrayList！

*  ArrayList构造器：

在JDK1.7版本中，ArrayList的无参构造方法并没有生成容量为10的数组；

elementData对象是ArrayList集合底层保存元素的实现；

size属性记录了ArrayList集合中实际元素的个数；

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
            implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { 
    
        //实现Serializable接口，生成的序列版本号：
        private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    
        //ArrayList初始容量大小：在无参构造中不使用了
        private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    
        //空数组对象：初始化中默认赋值给elementData
        private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = { };
    
        //ArrayList中实际存储元素的数组：
        private transient Object[] elementData;
    
        //集合实际存储元素长度：
        private int size;
    
        //ArrayList有参构造：容量大小
        public ArrayList(int initialCapacity) { 
            //即父类构造：protected AbstractList() {}空方法
            super();
            //如果传递的初始容量小于0 ，抛出异常
            if (initialCapacity < 0)
                throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity);
            //初始化数据：创建Object数组
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        }
    
        //ArrayList无参构造：
        public ArrayList() { 
            //即父类构造：protected AbstractList() {}空方法
            super();
            //初始化数组：空数组，容量为0
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    
        //ArrayList有参构造：Java集合
        public ArrayList(Collection<? extends E> c) { 
            //将集合转换为数组：
            elementData = c.toArray();
            //设置数组的长度：
            size = elementData.length;
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        }
    }

*  add()

ArrayList增加元素的方法事关重要，我们都知道ArrayList底层是由数组，可以随着元素的增加而扩容，那么具体是如何实现的呢？

在JDK1.7当中，当第一个元素添加时，ensureCapacityInternal()方法会计算ArrayList的扩容大小，默认为10；

其中grow()方法最为重要，如果需要扩容，那么扩容后的大小是原来的1.5倍，实际上最终调用了Arrays.copyOf()方法得以实现；

//添加元素e
    public boolean add(E e) { 
        ensureCapacityInternal(size + 1);
        //将对应角标下的元素赋值为e：
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    //得到最小扩容量
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { 
        //如果此时ArrayList是空数组,则将最小扩容大小设置为10：
        if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) { 
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        //判断是否需要扩容：
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }
    //判断是否需要扩容
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { 
        //操作数+1
        modCount++;
        //判断最小扩容容量-数组大小是否大于0：
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            //扩容：
            grow(minCapacity);
    }
    //ArrayList动态扩容的核心方法:
    private void grow(int minCapacity) { 
        //获取现有数组大小：
        int oldCapacity = elementData.length;
        //位运算，得到新的数组容量大小，为原有的1.5倍：
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //如果新扩容的大小依旧小于传入的容量值，那么将传入的值设为新容器大小：
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
    
        //如果新容器大小，大于ArrayList最大长度：
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            //计算出最大容量值：
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        //数组复制：
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
    //计算ArrayList最大容量：
    private static int hugeCapacity(int minCapacity) { 
        if (minCapacity < 0)
            throw new OutOfMemoryError();
        //如果新的容量大于MAX_ARRAY_SIZE。将会调用hugeCapacity将int的最大值赋给newCapacity:
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
                Integer.MAX_VALUE :
                MAX_ARRAY_SIZE;
    }

*  remove()  
    remove(int index)是针对于角标来进行删除，不需要去遍历整个集合，效率更高；

而remove(Object o)是针对于对象来进行删除，需要遍历整个集合进行equals()方法比对，所以效率较低；

不过，无论是哪种形式的删除，最终都会调用System.arraycopy()方法进行数组复制操作，所以效率都会受到影响；

*  set()

由于ArrayList实现了RandomAccess，所以具备了随机访问特性，调用elementData()可以获取到对应元素的值；

//设置index位置的元素值了element，返回该位置的之前的值
    public E set(int index, E element) { 
        //检查index是否合法：判断index是否大于size
        rangeCheck(index);
        //获取该index原来的元素：
        E oldValue = elementData(index);
        //替换成新的元素：
        elementData[index] = element;
        //返回旧的元素：
        return oldValue;
    }

*  get()

通过elementData()方法获取对应角标元素，在返回时候进行类型转换；

//获取index位置的元素
    public E get(int index) { 
        //检查index是否合法：
        rangeCheck(index);
        //获取元素：
        return elementData(index);
    }
    //获取数组index位置的元素：返回时类型转换
    E elementData(int index) { 
        return (E) elementData[index];
    }

*  modCount含义

在Itr迭代器初始化时,将ArrayList的modCount属性的值赋值给了expectedModCount。

通过上面的例子中，我们可以知道当进行增删改时，modCount会随着每一次的操作而+1，modCount记录了ArrayList内发生改变的次数。

当迭代器在迭代时，会判断expectedModCount的值是否还与modCount的值保持一致，如果不一致则抛出异常。

AbstractList类当中定义的变量：

protected transient int modCount = 0;

ArrayList获取迭代器对象：

//返回一个Iterator对象，Itr为ArrayList的一个内部类，其实现了Iterator<E>接口
    public Iterator<E> iterator() { 
        return new java.util.ArrayList.Itr();
    }

迭代器实现：

//Itr实现了Iterator接口，是ArrayList集合的迭代器对象
    private class Itr implements Iterator<E> { 
        //类似游标，指向迭代器下一个值的位置
        int cursor; 
    
        //迭代器最后一次取出的元素的位置。
        int lastRet = -1; 
    
        //Itr初始化时候ArrayList的modCount的值。
        int expectedModCount = modCount;
    
        //利用游标，与size之前的比较，判断迭代器是否还有下一个元素
        public boolean hasNext() { 
            return cursor != size;
        }
        
        //迭代器获取下一个元素：
        public E next() { 
            //检查modCount是否改变：
            checkForComodification();
            int i = cursor;
            //游标不会大于等于集合的长度：
            if (i >= size)
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = java.util.ArrayList.this.elementData;
            //游标不会大于集合中数组的长度：
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            //游标+1
            cursor = i + 1;
            //取出元素：
            return (E) elementData[lastRet = i];
        }
    
        public void remove() { 
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            //检查modCount是否改变：防止并发操作集合
            checkForComodification();
            try { 
                //删除这个元素：
                java.util.ArrayList.this.remove(lastRet);
                //删除后，重置游标，和当前指向元素的角标 lastRet
                cursor = lastRet;
                lastRet = -1;
                //重置expectedModCount：
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) { 
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
    
        //并发检查：
        final void checkForComodification() { 
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

*  transient

transient修饰符是什么含义？

当我们序列化对象时，如果对象中某个属性不进行序列化操作，那么在该属性前添加transient修饰符即可实现；例如：

private transient Object[] elementData;

那么，为什么ArrayList不想对elementData属性进行序列化呢？elementData可是集合中保存元素的数组啊，如果不序列化elementData属性，那么在反序列化时候，岂不是丢失了原先的元素？

ArrayList在添加元素时，可能会对elementData数组进行扩容操作，而扩容后的数组可能并没有全部保存元素。

例如：我们创建了new Object\[10\]数组对象，但是我们只向其中添加了1个元素，而剩余的9个位置并没有添加元素。当我们进行序列化时，并不会只序列化其中一个元素，而是将整个数组进行序列化操作，那些没有被元素填充的位置也进行了序列化操作，间接的浪费了磁盘的空间，以及程序的性能。

所以，ArrayList才会在elementData属性前加上transient修饰符。

接下来，我们来看下ArrayList的writeObject()、readObject()：

//序列化写入：
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOException{ 
        int expectedModCount = modCount;
        s.defaultWriteObject();
        s.writeInt(size);
        for (int i=0; i<size; i++) { 
            s.writeObject(elementData[i]);
        }
        if (modCount != expectedModCount) { 
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }
    
    // 序列化读取：
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException { 
        elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        s.defaultReadObject();
        s.readInt();
        if (size > 0) { 
            ensureCapacityInternal(size);
            Object[] a = elementData;
            for (int i=0; i<size; i++) { 
                a[i] = s.readObject();
            }
        }
    }

ArrayList在序列化时会调用writeObject()，直接将elementData写入ObjectOutputStream；

而反序列化时则调用readObject()，从ObjectInputStream获取elementData；

*  Arrays.copyOf()

该方法在内部创建了一个新数组，底层实现是调用System.arraycopy()；

public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) { 
        T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
            ? (T[]) new Object[newLength]
            : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                         Math.min(original.length, newLength));
        return copy;
    }

original - 要复制的数组

newLength - 要返回的副本的长度

newType - 要返回的副本的类型

*  System.arraycopy()

该方法是用了native关键字，调用的为C++编写的底层函数.

public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,
                                        Object dest, int destPos,
                                        int length);

src - 源数组。

srcPos - 源数组中的起始位置。

dest - 目标数组。

destPos - 目标数据中的起始位置。

length - 要复制的数组元素的数量。

### 1.6 LinkedList源码分析（基于JDK1.7.0\_45） ###

在写本篇LinkedList源码之前，笔者也看了网上不少的讲解文章。

发现很多文章在介绍的时候，都说LinkedList是一个环形链表结构，头尾相连。但，当我开始看源码的时候，发现并不是环形链表，是一个直线型链表结构，我一度以为是我理解有误。后来发现，JDK1.7之前的版本是环形链表，而到了JDK1.7以后进行了优化，变成了直线型链表结构；

*  集合基础结构

在LinkedList中，内部类Node对象最为重要，它组成了LinkedList集合的整个链表，分别指向上一个点、下一个结点，存储着集合中的元素；

成员变量中，first表明是头结点，last表明是尾结点；

public class LinkedList<E>
            extends AbstractSequentialList<E>
            implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable { 
    
        //LinkedList的元素个数：
        transient int size = 0;
    
        //LinkedList的头结点：Node内部类
        transient java.util.LinkedList.Node<E> first;
    
        //LinkedList尾结点：Node内部类
        transient java.util.LinkedList.Node<E> last;
    
        //空实现：头尾结点均为null，链表不存在
        public LinkedList() { 
        }
    
        //调用添加方法：
        public LinkedList(Collection<? extends E> c) { 
            this();
            addAll(c);
        }
        
        //节点的数据结构，包含前后节点的引用和当前节点
        private static class Node<E> { 
            //结点元素：
            E item;
            //结点后指针
            java.util.LinkedList.Node<E> next;
            //结点前指针
            java.util.LinkedList.Node<E> prev;
    
            Node(java.util.LinkedList.Node<E> prev, E element, java.util.LinkedList.Node<E> next) { 
                this.item = element;
                this.next = next;
                this.prev = prev;
            }
        }
    }

*  add()

LinkedList的添加方法，主要分为2种，一是直接添加一个元素，二是在指定角标下添加一个元素；

add(E e)底层调用linkLast(E e)方法，就是在链表的最后面插入一个元素；

add(int index, E element)，插入的角标如果==size，则插入到链表最后；否则，按照角标大小插入到对应位置；

//添加元素：添加到最后一个结点；
    public boolean add(E e) { 
        linkLast(e);
        return true;
    }
    
    //last节点插入新元素：
    void linkLast(E e) { 
        //将尾结点赋值个体L:
        final java.util.LinkedList.Node<E> l = last;
        //创建新的结点，将新节点的前指针指向l:
        final java.util.LinkedList.Node<E> newNode = new java.util.LinkedList.Node<>(l, e, null);
        //新节点置为尾结点：
        last = newNode;
        //如果尾结点l为null：则是空集合新插入
        if (l == null)
            //头结点也置为 新节点：
            first = newNode;
        else
            //l节点的后指针指向新节点：
            l.next = newNode;
        //长度+1
        size++;
        //操作数+1
        modCount++;
    }
    
    //向对应角标添加元素：
    public void add(int index, E element) { 
        //检查传入的角标 是否正确：
        checkPositionIndex(index);
        //如果插入角标==集合长度，则插入到集合的最后面：
        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            //插入到对应角标的位置：获取此角标下的元素先
            linkBefore(element, node(index));
    }
    //在succ前插入 新元素e：
    void linkBefore(E e, java.util.LinkedList.Node<E> succ) { 
        //获取被插入元素succ的前指针元素：
        final java.util.LinkedList.Node<E> pred = succ.prev;
        //创建新增元素节点，前指针 和 后指针分别指向对应元素：
        final java.util.LinkedList.Node<E> newNode = new java.util.LinkedList.Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        //succ的前指针元素可能为null，为null的话说明succ是头结点，则把新建立的结点置为头结点：
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            //succ前指针不为null，则将前指针的结点的后指针指向新节点：
            pred.next = newNode;
        //长度+1
        size++;
        //操作数+1
        modCount++;
    }

对于LinkedList集合增加元素来说，可以简单的概括为以下几点：

将添加的元素转换为LinkedList的Node对象节点；

增加该Node节点的前后引用，即该Node节点的prev、next属性，让其分别指向哪一个节点）；

修改该Node节点的前后Node节点中pre/next属性，使其指向该节点。

![img][img 5]

*  remove()

LinkedList的删除也提供了2种形式，其一是通过角标删除元素，其二就是通过对象删除元素；不过，无论哪种删除，最终调用的都是unlink来实现的；

//删除对应角标的元素：
    public E remove(int index) { 
        checkElementIndex(index);
        //node()方法通过角标获取对应的元素，在后面介绍
        return unlink(node(index));
    }
    
    //删除LinkedList中的元素，可以删除为null的元素，逐个遍历LinkedList的元素，重复元素只删除第一个：
    public boolean remove(Object o) { 
        //如果删除元素为null：
        if (o == null) { 
            for (java.util.LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { 
                if (x.item == null) { 
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        } else { 
            //如果删除元素不为null：
            for (java.util.LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { 
                if (o.equals(x.item)) { 
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }
    
    //移除LinkedList结点：remove()方法中调用
    E unlink(java.util.LinkedList.Node<E> x) { 
        //获取被删除结点的元素E：
        final E element = x.item;
        //获取被删除元素的后指针结点：
        final java.util.LinkedList.Node<E> next = x.next;
        //获取被删除元素的前指针结点：
        final java.util.LinkedList.Node<E> prev = x.prev;
    
        //被删除结点的 前结点为null的话：
        if (prev == null) { 
            //将后指针指向的结点置为头结点
            first = next;
        } else { 
            //前置结点的 尾结点指向被删除的next结点；
            prev.next = next;
            //被删除结点前指针置为null:
            x.prev = null;
        }
        //对尾结点同样处理：
        if (next == null) { 
            last = prev;
        } else { 
            next.prev = prev;
            x.next = null;
        }
        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

*  set()

LinkedList的set(int index, E element)方法与add(int index,E element)的设计思路基本一致，都是创建新Node节点，插入到对应的角标下，修改前后节点的prev、next属性；

其中，node(int index)方法至关重要，通过对应角标获取到对应的集合元素。

可以看到，node（）中是根据角标的大小是选择从前遍历还是从后遍历整个集合。也可以间接的说明，LinkedList在随机获取元素时性能很低，每次的获取都得从头或者从尾遍历半个集合。

//设置对应角标的元素：
    public E set(int index, E element) { 
        checkElementIndex(index);
        //通过node()方法，获取到对应角标的元素：
        java.util.LinkedList.Node<E> x = node(index);
        E oldVal = x.item;
        x.item = element;
        return oldVal;
    }
    
    //获取对应角标所属于的结点：
    java.util.LinkedList.Node<E> node(int index) { 
        //位运算：如果位置索引小于列表长度的一半，则从头开始遍历；否则，从后开始遍历；
        if (index < (size >> 1)) { 
            java.util.LinkedList.Node<E> x = first;
            //从头结点开始遍历：遍历的长度就是index的长度，获取对应的index的元素
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else { 
            //从集合尾结点遍历：
            java.util.LinkedList.Node<E> x = last;
            //同样道理：
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

*  get()

get(int index)

终于到了最后一个方法，也是开发中最常用的方法。其中，核心方法node(int index)在上面已经介绍过。

在通过node(int index)获取到对应节点后，返回节点中的item属性，该属性就是我们所保存的元素。

//获取相应角标的元素：
    public E get(int index) { 
        //检查角标是否正确：
        checkElementIndex(index);
        //获取角标所属结点的 元素值：
        return node(index).item;
    }

\-迭代器

在LinkedList中，并没有自己实现iterator()方法，而是使用其父类AbstractSequentialList的iterator()方法;

List<String> linkedList = new LinkedList<String>();
    Iterator<String> iterator =  linkedList.iterator();

父类AbstractSequentialList中的 iterator():

public abstract class AbstractSequentialList<E> extends AbstractList<E> { 
        public Iterator<E> iterator() { 
            return listIterator();
        }
    }

父类AbstractList中的 listIterator()：

public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {                 public ListIterator<E> listIterator() { 
            return listIterator(0);
        }
    }

LinkedList中的 listIterator()：

public ListIterator<E> listIterator(int index) { 
        checkPositionIndex(index);
        return new ListItr(index);
    }
    
    private class ListItr implements ListIterator<E> { }

注：LinkedList实现的Deque队列的方法，等讲到Deque时在阐述；

[img]: /images/20220323/0cb8df2275be4938b79619a1a00e3d38.png
[img 1]: /images/20220323/8ee2b8bc14d840fb97eb50238720391e.png
[img 2]: /images/20220323/1ea181ddcba44e72959c93c3c0af73c8.png
[img 3]: /images/20220323/6028a7666bec4053ab119749145f176d.png
[img 4]: /images/20220323/3c2a6ee6c03c40ad9dbb0661e5755eac.png
[img 5]: /images/20220323/2a9f51737a8c4164b7e7839a8d8c1755.png