LinkedList源碼分析整理

概述

LinkedList是List的另一種實現，他的底層是基於雙向鏈表實現的，因此它具有插入刪除快，查詢慢的特點，此外，對雙向鏈表操作還可以實現隊列和棧的功能。

基本數據

結點類結構

//結點內部類
private static class Node<E> {
   E item;          //元素
   Node<E> next;    //下一個節點
   Node<E> prev;    //上一個節點

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

成員變量和構造方法

//集合元素個數
transient int size = 0;

//頭結點引用
transient Node<E> first;

//尾節點引用
transient Node<E> last;

//無參構造器
public LinkedList() {}

//傳入外部集合的構造器
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
   this();
   addAll(c);
}

LinkedList持有頭結點和尾結點的引用，他有兩個構造器，一個是無參，一個是傳入外部集合的構造器。

增刪改

	//增(添加)
	public boolean add(E e) {
	   //在鏈表尾部添加
	   linkLast(e);
	   return true;
	}
	
	//增(插入)
	public void add(int index, E element) {
	   checkPositionIndex(index);
	   if (index == size) {
	       //在鏈表尾部添加
	       linkLast(element);
	   } else {
	       //在鏈表中部插入
	       linkBefore(element, node(index));
	   }
	}
	
	//刪(給定下標)
	public E remove(int index) {
	   //檢查下標是否合法
	   checkElementIndex(index);
	   return unlink(node(index));
	}
	
	//刪(給定元素)
	public boolean remove(Object o) {
	   if (o == null) {
	       for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
	           if (x.item == null) {
	               unlink(x);
	               return true;
	           }
	       }
	   } else {
	       //遍歷鏈表
	       for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
	           if (o.equals(x.item)) {
	               //找到了就刪除
	               unlink(x);
	               return true;
	           }
	       }
	   }
	   return false;
	}
	
	//改
	public E set(int index, E element) {
	   //檢查下標是否合法
	   checkElementIndex(index);
	   //獲取指定下標的結點引用
	   Node<E> x = node(index);
	   //獲取指定下標結點的值
	   E oldVal = x.item;
	   //將結點元素設置爲新的值
	   x.item = element;
	   //返回之前的值
	   return oldVal;
	}
	
	//查
	public E get(int index) {
	   //檢查下標是否合法
	   checkElementIndex(index);
	   //返回指定下標的結點的值
	   return node(index).item;
	}

• 添加元素的方法只要調用linkLast和linkBefore兩個方法，linkLast方法是在鏈表後面鏈接一個元素，linkBefore方法是在鏈表中間插入一個元素。
• 刪除方法是通過unlink方法將某個元素移除。

看一看刪除的核心方法

//鏈接到指定結點之前
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
   //獲取給定結點的上一個結點引用
   final Node<E> pred = succ.prev;
   //創建新結點, 新結點的上一個結點引用指向給定結點的上一個結點
   //新結點的下一個結點的引用指向給定的結點
   final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
   //將給定結點的上一個結點引用指向新結點
   succ.prev = newNode;
   //如果給定結點的上一個結點爲空, 表明給定結點爲頭結點
   if (pred == null) {
       //將頭結點引用指向新結點
       first = newNode;
   } else {
       //否則, 將給定結點的上一個結點的下一個結點引用指向新結點
       pred.next = newNode;
   }
   //集合元素個數加一
   size++;
   //修改次數加一
   modCount++;
}

//卸載指定結點
E unlink(Node<E> x) {
   //獲取給定結點的元素
   final E element = x.item;
   //獲取給定結點的下一個結點的引用
   final Node<E> next = x.next;
   //獲取給定結點的上一個結點的引用
   final Node<E> prev = x.prev;

   //如果給定結點的上一個結點爲空, 說明給定結點爲頭結點
   if (prev == null) {
       //將頭結點引用指向給定結點的下一個結點
       first = next;
   } else {
       //將上一個結點的後繼結點引用指向給定結點的後繼結點
       prev.next = next;
       //將給定結點的上一個結點置空
       x.prev = null;
   }

   //如果給定結點的下一個結點爲空, 說明給定結點爲尾結點
   if (next == null) {
       //將尾結點引用指向給定結點的上一個結點
       last = prev;
   } else {
       //將下一個結點的前繼結點引用指向給定結點的前繼結點
       next.prev = prev;
       x.next = null;
   }

   //將給定結點的元素置空
   x.item = null;
   //集合元素個數減一
   size--;
   //修改次數加一
   modCount++;
   return element;
}

• linkedBefore是中間插入
  
• unlink 刪除指定節點

插入刪除的複雜度都是O（1），而對於鏈表的查找和修改操作都需要遍歷整個鏈表進行。

//根據指定位置獲取結點
Node<E> node(int index) {
   //如果下標在鏈表前半部分, 就從頭開始查起
   if (index < (size >> 1)) {
       Node<E> x = first;
       for (int i = 0; i < index; i++) {
           x = x.next;
       }
       return x;
   } else {
       //如果下標在鏈表後半部分, 就從尾開始查起
       Node<E> x = last;
       for (int i = size - 1; i > index; i--) {
           x = x.prev;
       }
       return x;
   }
}

• 對index先做了一個判斷，然後從左邊/右邊開始查找。時間複雜度是O(n/2)。

單向隊列、雙向隊列、棧

單向隊列

//獲取頭結點
public E peek() {
   final Node<E> f = first;
   return (f == null) ? null : f.item;
}

//獲取頭結點
public E element() {
   return getFirst();
}

//彈出頭結點
public E poll() {
   final Node<E> f = first;
   return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}

//移除頭結點
public E remove() {
   return removeFirst();
}

//在隊列尾部添加結點
public boolean offer(E e) {
   return add(e);
}

雙向隊列

//在頭部添加
public boolean offerFirst(E e) {
   addFirst(e);
   return true;
}

//在尾部添加
public boolean offerLast(E e) {
   addLast(e);
   return true;
}

//獲取頭結點
public E peekFirst() {
   final Node<E> f = first;
   return (f == null) ? null : f.item;
}

//獲取尾結點
public E peekLast() {
   final Node<E> l = last;
   return (l == null) ? null : l.item;
}

棧

//入棧
public void push(E e) {
   addFirst(e);
}

//出棧
public E pop() {
   return removeFirst();
}

• 不管是隊列還是棧，其都是對鏈表的頭尾結點進行操作。

總結

• LinkedList是基於雙向鏈表實現的，增刪改查、隊列和棧，都可通過操作結點實現
• LinkedList因爲基於鏈表操作，集合的容量隨元素加入自動增加，刪除而自動縮小
• LinkedList對方法沒有進行同步，因此他不是線程安全的