「OpenJdk-11 源碼-系列」 LinkedList

定義

List中除了以前講到的ArrayList外，還有LinkedList也很是經常使用，以前在學習這兩個類的時候，只是簡單的記錄了它們各自的特性。若是咱們須要屢次添加新元素，不多有從中間get的操做，那麼就使用LinkedList，反之則使用ArrayList。以前咱們在研究ArrayList源碼時發現，當咱們在添加元素時，若是size = capacity的時候，那麼就會進行擴容，在擴容的時候就回影響性能，而LinkedList則不會有這個問題。先來看看定義：

public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
    transient int size = 0;

    transient Node<E> first;

    transient Node<E> last;
}
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從定義上，咱們能夠看出來 , linkedList繼承了AbstractSequenttialList以及實現了List，Deque，Clone，Serializable接口。實現了List的基本操做，以及能夠進行clone和序列化，和ArrayList最大的區別在於，ArrayList實現了RandomAccess接口，而LinkedList實現的是Deque雙向隊列(Double-ended queue)接口，雙向隊列即同時具有棧和隊列的性質的數據結構。隊列中的元素能夠從兩端進行操做，也能夠從兩端添加。

Node的實現

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;
        }
    }
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能夠發現，其實 Node的數據結構很簡單，只包含了三個屬性

• E item : 當前Node的value
• Node next：當前Node的下一個Node是什麼
• Node prev：當前Node的上一個Node是什麼

舉個例子來說，有一個LinkedList，有兩個元素A和B，依次添加A和B，那麼B就是A的next，而A就是B的prev。

構造函數

LinkedList有倆構造函數

無參構造函數

public LinkedList() {}
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能夠發現，啥都沒幹，啥都沒幹也就意味着LinkedList中的兩個屬性Node first和Node last都爲null，即LinkedList爲空。

有參構造函數

public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
    this();
    addAll(c);
}	
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能夠看到，傳入了一個collection來初始化：

1. 首先會先調用this()來使用空參構造函數來初始化LinkedList
2. 調用addAll方法（這個地方的index就是size，默認是0）

//在 index 所在的node前添加 c 集合節點
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        checkPositionIndex(index); // index >=0 && index <=size

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        if (numNew == 0)
            return false;
		//保存 index 的節點爲 succ，當前節點的上一個節點爲 pred
        Node<E> pred, succ;
    	//若是 index == size ，說明在尾部進行添加，即當前節點爲null，當前節點的上一個節點爲 
        if (index == size) {
            succ = null;
            pred = last;
        } else {
            succ = node(index); // 查找 index 所在的 node
            pred = succ.prev;
        }

        for (Object o : a) {
            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
            Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
            //若是 pred 爲null，則說明 LinkedList 爲空，那麼當前節點就爲first
            if (pred == null)
                first = newNode;
            else
                pred.next = newNode;
            pred = newNode;
        }
		//若是succ爲空，則說明是要在尾部進行添加
        if (succ == null) {
            last = pred;
        } else {
            //不然pred（即添加的最後一個節點）的下一個節點指向當前節點（index所在的節點）
            pred.next = succ;
            succ.prev = pred;
        }

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

LinkedList的添加方法包含了add,addFirst,addLast,add(int index,E e)，add == addLast，也就是說，咱們能夠在LinkedList中的任意位置插入一個節點，而全部的add操做，最終都是調用了下面的兩個方法

void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }
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++;
    }
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實現也就比較簡單了，就不贅述了。

刪除

LinkedList的刪除方法包含了remove,removeFirst,removeLast,remove(Object obj),其中remove == removeFirst，默認先會remove最早進入的節點。和add方法相似，remove方法最終也會調用倆方法

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;
        if (next == null)
            last = null;
        else
            next.prev = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }
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;
    }
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值得說明的一點是將待刪除的節點的信息設置爲null，目的是爲了 釋放頭節點的next/prev 指針和 element 下次 gc 的時候回收這個內部類

獲取

LinkedList的獲取節點的方法也是類似的，分爲了getFirst,getLast和get(int index),對於getFirst和getLast比較簡單，只須要獲取first或last的value就行了。值得一看的是get(int index),最主要的方法

Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);

        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }
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看到這個關鍵的if (index < (size >> 1))，若是想要查找的index處於size當前長度的後半段，那麼就從後往前找，不然從前日後着，以此來提升效率。可見，若是咱們須要大量的查找操做，特別是經過index來查找，那麼推薦使用ArrayList，而不是LinkedList。