深入理解LinkedList

Love The Way You Lie 2022-06-10 07:24 239阅读 0赞

# 说明 #

本文是基于JDK7对LinkedList进行总结。通过阅读源码，对LinkedList的实现原理，特点等进行理解和掌握。

# 正文 #

### LinkedList的特点 ###

与ArrayList不同的是，LinkedList是基于双向链表实现的，适合增删多查找少的场景；相同的是都允许有空值（null），允许有重复值，插入数据是有序的，都是非线程安全的。

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

LinkedList继承了AbstractSequentialList类，实现了List, Deque, Cloneable, java.io.Serializable接口。  
除了可以当作链表操作外，还可以当作栈、队列或双端队列使用。

### 节点类Node ###

private static class Node<E> {
            E item;//节点的值
            Node<E> next;//指向前一节点
            Node<E> prev;//指向后一节点
    
            Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
                this.item = element;
                this.next = next;
                this.prev = prev;
            }
        }

### LinkedList的成员变量 ###

transient int size = 0;//链表中节点的个数
    transient Node<E> first;//首节点
    transient Node<E> last;//尾节点

### LinkedList的构造函数 ###

缺省构造函数

public LinkedList() {  }//方法为空

指定一个Collection对象作为参数的构造函数，元素的顺序有这个对象迭代器返回的顺序决定

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

### 链表中的插入 ###

#### LinkedList的linkFirst(E e)方法 ####

在**链头**插入一个元素

private void linkFirst(E e) {
            final Node<E> f = first;
            final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
            first = newNode;
            if (f == null)//如果首节点为空
                last = newNode;//将新节点作为尾节点
            else
                f.prev = newNode;//不为空 只修改第一个节点的前驱就可以
            size++;//节点个数加1
            modCount++;//修改次数加1
        }

#### LinkedList的linkLast(E e)方法 ####

在**链尾**添加一个元素

void linkLast(E e) {
            final Node<E> l = last;
            final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
            last = newNode;
            if (l == null)//如果尾部为空 
                first = newNode;//将新节点作为首节点
            else
                l.next = newNode;//不为空 直接改变最后一个元素的后继
            size++;
            modCount++;
        }

#### LinkedList的linkBefore(E e, Node succ)方法 ####

在**某个节点前**插入一个元素

void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
            // assert succ != null;
            final Node<E> pred = succ.prev;//节点的前驱节点
            final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
            succ.prev = newNode;//将节点的前驱改为新节点
            if (pred == null)//若原来前驱为空
                first = newNode;//新节点作为首节点
            else
                pred.next = newNode;//不为空 原来前驱节点的后继节点改为新节点
            size++;//节点个数加1
            modCount++;
        }

### LinkedList的add方法 ###

//在链头添加一个元素
     public void addFirst(E e) {
            linkFirst(e);
    
    //在链尾添加一个元素
    public void addLast(E e) {
            linkLast(e);
        }
    
    //一般这个方法最常用
    public boolean add(E e) { //此方法会返回一个boolean类型的值 
            linkLast(e);//是在链尾进行添加
            return true;
        }
    
    //添加一个集合中的所有元素
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
            return addAll(size, c);//调用addAll(int index, Collection<? extends E> c)方法，
            //index等于size，也就是说在链尾进行添加
        }
    
    //在某个节点前添加一个集合中的所有元素
        public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
            checkPositionIndex(index);//首先判断是否越界
    
            Object[] a = c.toArray();
            int numNew = a.length;
            if (numNew == 0)
                return false;
    
            Node<E> pred, succ;
            if (index == size) {
                succ = null;
                pred = last;
            } else {
                succ = node(index);//将节点作为新节点的后继
                pred = succ.prev;//找出节点的前驱
            }
    
            for (Object o : a) {
                @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
                Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
                if (pred == null)
                    first = newNode;
                else
                    pred.next = newNode;//节点的前驱节点的后继节点改为新节点
                pred = newNode;//新节点作为前驱节点
            }
    
            if (succ == null) {
                last = pred;
            } else {
                pred.next = succ;//新节点的后继节点就是该节点
                succ.prev = pred;
            }
    
            size += numNew;
            modCount++;
            return true;
        }
    //在某个位置添加一个元素
    public void add(int index, E element) {
            checkPositionIndex(index);
    
            if (index == size)//index==size 在链尾进行添加
                linkLast(element);
            else
                linkBefore(element, node(index));//在index前插入元素
        }

### LinkedList的get方法 ###

//得到链头元素
    public E getFirst() {
            final Node<E> f = first;
            if (f == null)
                throw new NoSuchElementException();
            return f.item;
        }
    
    //得到链尾元素
    public E getLast() {
            final Node<E> l = last;
            if (l == null)
                throw new NoSuchElementException();
            return l.item;
        }
    
    //得到某个位置的元素
    public E getLast() {
            final Node<E> l = last;
            if (l == null)
                throw new NoSuchElementException();
            return l.item;
        }

### 链表中的删除 ###

在看remove方法前先看unlink方法

#### LinkedList的unlink方法 ####

//删除链头元素
    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 在这可以看到 删除一个节点 将该节所有属性置为null 让垃圾回收器回收
            first = next;
            if (next == null)
                last = null;
            else
                next.prev = null;
            size--;//节点个数减1
            modCount++;
            return element;//返回节点的值
        }
    
    //删除链尾元素
     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;
            if (prev == null)
                first = null;
            else
                prev.next = null;
            size--;
            modCount++;
            return element;
        }
    
    //在链表中删除某个指定的节点
    E unlink(Node<E> x) {
            // assert x != null;
            final E element = x.item;//该节点的值
            final Node<E> next = x.next;//该节点的后继节点
            final Node<E> prev = x.prev;//该节点的前驱节点
    
            if (prev == null) {
       //若前驱节点为空 则将后继节点置为头节点
                first = next;
            } else {
                prev.next = next;
                x.prev = null;
            }
    
            if (next == null) {
       //若后继节点为空 则将前驱节点置为尾节点
                last = prev;
            } else {
                next.prev = prev;
                x.next = null;
            }
    
            x.item = null;//将值置为null
            size--;//个数减1
            modCount++;
            return element;//返回值
        }

### LinkedList的remove方法 ###

remove方法中都是调用unlink方法

//删除并返回链头元素
    public E removeFirst() {
            final Node<E> f = first;
            if (f == null)
                throw new NoSuchElementException();
            return unlinkFirst(f);
        }
    //删除并返回链尾元素
    public E removeLast() {
            final Node<E> l = last;
            if (l == null)
                throw new NoSuchElementException();
            return unlinkLast(l);
        }
    //删除某个指定的元素
     public boolean remove(Object o) {
       //此方法不返回元素的值 只返回boolean类型的值
            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;
        }
    
    //删除并返回指定位置的元素
    public E remove(int index) {
            checkElementIndex(index);//要检查指定位置是否越界
            return unlink(node(index));
        }

### LinkedList的clear()方法 ###

public void clear() {
            // Clearing all of the links between nodes is "unnecessary", but:
            // - helps a generational GC if the discarded nodes inhabit
            // more than one generation
            // - is sure to free memory even if there is a reachable Iterator
            //清除节点之间的链接是“不必要的”，
            //但是为了确保在有可到达的迭代器时也可以释放内存，有助于GC
            for (Node<E> x = first; x != null; ) {
                Node<E> next = x.next;
                x.item = null;
                x.next = null;
                x.prev = null;
                x = next;
            }
            first = last = null;//将所有节点置为null
            size = 0;//个数置为0
            modCount++;
        }

### LinkedList的indexOf(Object o)方法 ###

该方法返回指定元素在链表中**第一次出现**的位置，没有该元素则返回-1

public int indexOf(Object o) {
            int index = 0;
            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;
        }

### LinkedList作为队列时的操作方法 ###

#### peek()方法 ####

public E peek() {
            final Node<E> f = first;
            return (f == null) ? null : f.item;//返回链头元素的值
        }

#### element()方法 ####

public E element() {
            return getFirst();//返回链头元素的值
        }

#### poll()方法 ####

public E poll() {
            final Node<E> f = first;
            return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);//调用unlinkFirst方法，删除并返回链头元素的值
        }

#### remove()方法 ####

public E remove() {
            return removeFirst();//删除并返回链头元素的值
        }

#### offer()方法 ####

public boolean offer(E e) {
            return add(e);//在链尾插入元素
        }

#### push(E e)方法 ####

public void push(E e) {
            addFirst(e);//在链头插入元素
        }

#### pop()方法 ####

public E pop() {
            return removeFirst();//删除并返回链头元素
        }

### LinkedList的toArray()方法 ###

该方法将LinkedList中的元素转换成一个数组 该数组类型为Object

public Object[] toArray() {
            Object[] result = new Object[size];
            int i = 0;
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
                result[i++] = x.item;
            return result;
        }

### LinkedList的toArray(T\[\] a)方法 ###

该方法将LinkedList中的元素全部放到一个数组中并返回数组，该数组的类型为参数的指定类型

public <T> T[] toArray(T[] a) {
            if (a.length < size)
                a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(
                                    a.getClass().getComponentType(), size);
                     //如果数组的长度小于元素的个数，就使用反射实例化一个长度为size的新数组
            int i = 0;
            Object[] result = a;
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
                result[i++] = x.item;
    
            if (a.length > size)//若数组长度大于元素个数，将数组size位置置为null
                a[size] = null;
    
            return a;
        }