LinkedList源碼分析
簡介
LinkedList是一個實現了List接口和Deque接口的雙端鏈表。 LinkedList底層的鏈表結構使它支持高效的插入和刪除操做，另外它實現了Deque接口，使得LinkedList類也具備隊列的特性; LinkedList不是線程安全的，若是想使LinkedList變成線程安全的，能夠調用靜態類Collections類中的synchronizedList方法：java
List list=Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
內部結構分析
以下圖所示： node
看完了圖以後，咱們再看LinkedList類中的一個內部私有類Node就很好理解了：git
private static class Node<E> { E item;//節點值 Node<E> next;//後繼節點 Node<E> prev;//前驅節點 Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } }
這個類就表明雙端鏈表的節點Node。這個類有三個屬性，分別是前驅節點，本節點的值，後繼結點。數組
LinkedList源碼分析
構造方法
空構造方法：安全
public LinkedList() { }
用已有的集合建立鏈表的構造方法：ide
public LinkedList(Collection<? extends E> c) { this(); addAll(c); }
add方法
add(E e) 方法：將元素添加到鏈表尾部源碼分析
public boolean add(E e) { linkLast(e);//這裏就只調用了這一個方法 return true; }
/** * 連接使e做爲最後一個元素。 */ void linkLast(E e) { final Node<E> l = last; final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); last = newNode;//新建節點 if (l == null) first = newNode; else l.next = newNode;//指向後繼元素也就是指向下一個元素 size++; modCount++; }
add(int index,E e)：在指定位置添加元素測試
public void add(int index, E element) { checkPositionIndex(index); //檢查索引是否處於[0-size]之間 if (index == size)//添加在鏈表尾部 linkLast(element); else//添加在鏈表中間 linkBefore(element, node(index)); }
linkBefore方法須要給定兩個參數，一個插入節點的值，一個指定的node，因此咱們又調用了Node(index)去找到index對應的nodeui
addAll(Collection c )：將集合插入到鏈表尾部this
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { return addAll(size, c); }
addAll(int index, Collection c)： 將集合從指定位置開始插入
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) { //1:檢查index範圍是否在size以內 checkPositionIndex(index); //2:toArray()方法把集合的數據存到對象數組中 Object[] a = c.toArray(); int numNew = a.length; if (numNew == 0) return false; //3：獲得插入位置的前驅節點和後繼節點 Node<E> pred, succ; //若是插入位置爲尾部，前驅節點爲last，後繼節點爲null if (index == size) { succ = null; pred = last; } //不然，調用node()方法獲得後繼節點，再獲得前驅節點 else { succ = node(index); pred = succ.prev; } // 4：遍歷數據將數據插入 for (Object o : a) { @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o; //建立新節點 Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null); //若是插入位置在鏈表頭部 if (pred == null) first = newNode; else pred.next = newNode; pred = newNode; } //若是插入位置在尾部，重置last節點 if (succ == null) { last = pred; } //不然，將插入的鏈表與先前鏈表鏈接起來 else { pred.next = succ; succ.prev = pred; } size += numNew; modCount++; return true; }
上面能夠看出addAll方法一般包括下面四個步驟：
- 檢查index範圍是否在size以內
- toArray()方法把集合的數據存到對象數組中
- 獲得插入位置的前驅和後繼節點
- 遍歷數據，將數據插入到指定位置
addFirst(E e)： 將元素添加到鏈表頭部
public void addFirst(E e) { linkFirst(e); }
private void linkFirst(E e) { final Node<E> f = first; final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);//新建節點，以頭節點爲後繼節點 first = newNode; //若是鏈表爲空，last節點也指向該節點 if (f == null) last = newNode; //不然，將頭節點的前驅指針指向新節點，也就是指向前一個元素 else f.prev = newNode; size++; modCount++; }
addLast(E e)： 將元素添加到鏈表尾部，與 add(E e) 方法同樣
public void addLast(E e) { linkLast(e); }
根據位置取數據的方法
get(int index)： 根據指定索引返回數據
public E get(int index) { //檢查index範圍是否在size以內 checkElementIndex(index); //調用Node(index)去找到index對應的node而後返回它的值 return node(index).item; }
獲取頭節點（index=0）數據方法:
public E getFirst() { final Node<E> f = first; if (f == null) throw new NoSuchElementException(); return f.item; } public E element() { return getFirst(); } public E peek() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : f.item; } public E peekFirst() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : f.item; }
區別： getFirst(),element(),peek(),peekFirst() 這四個獲取頭結點方法的區別在於對鏈表爲空時的處理，是拋出異常仍是返回null，其中getFirst() 和element() 方法將會在鏈表爲空時，拋出異常
element()方法的內部就是使用getFirst()實現的。它們會在鏈表爲空時，拋出NoSuchElementException
獲取尾節點（index=-1）數據方法:
public E getLast() { final Node<E> l = last; if (l == null) throw new NoSuchElementException(); return l.item; } public E peekLast() { final Node<E> l = last; return (l == null) ? null : l.item; }
二者區別： getLast() 方法在鏈表爲空時，會拋出NoSuchElementException，而peekLast() 則不會，只是會返回 null。
根據對象獲得索引的方法
int indexOf(Object o)： 從頭遍歷找
public int indexOf(Object o) { int index = 0; if (o == null) { //從頭遍歷 for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { if (x.item == null) return index; index++; } } else { //從頭遍歷 for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { if (o.equals(x.item)) return index; index++; } } return -1; }
int lastIndexOf(Object o)： 從尾遍歷找
public int lastIndexOf(Object o) { int index = size; if (o == null) { //從尾遍歷 for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) { index--; if (x.item == null) return index; } } else { //從尾遍歷 for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) { index--; if (o.equals(x.item)) return index; } } return -1; }
檢查鏈表是否包含某對象的方法：
contains(Object o)： 檢查對象o是否存在於鏈表中
public boolean contains(Object o) { return indexOf(o) != -1; }
刪除方法
remove() ,removeFirst(),pop(): 刪除頭節點
public E pop() {
return removeFirst(); } public E remove() { return removeFirst(); } public E removeFirst() { final Node<E> f = first; if (f == null) throw new NoSuchElementException(); return unlinkFirst(f); }
removeLast(),pollLast(): 刪除尾節點
public E removeLast() { final Node<E> l = last; if (l == null) throw new NoSuchElementException(); return unlinkLast(l); } public E pollLast() { final Node<E> l = last; return (l == null) ? null : unlinkLast(l); }
區別： removeLast()在鏈表爲空時將拋出NoSuchElementException，而pollLast()方法返回null。
remove(Object o): 刪除指定元素
public boolean remove(Object o) { //若是刪除對象爲null if (o == null) { //從頭開始遍歷 for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { //找到元素 if (x.item == null) { //從鏈表中移除找到的元素 unlink(x); return true; } } } else { //從頭開始遍歷 for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { //找到元素 if (o.equals(x.item)) { //從鏈表中移除找到的元素 unlink(x); return true; } } } return false; }
當刪除指定對象時，只需調用remove(Object o)便可，不過該方法一次只會刪除一個匹配的對象，若是刪除了匹配對象，返回true，不然false。
unlink(Node x) 方法：
E unlink(Node<E> x) { // assert x != null; final E element = x.item; final Node<E> next = x.next;//獲得後繼節點 final Node<E> prev = x.prev;//獲得前驅節點 //刪除前驅指針 if (prev == null) { first = next;//若是刪除的節點是頭節點,令頭節點指向該節點的後繼節點 } else { prev.next = next;//將前驅節點的後繼節點指向後繼節點 x.prev = null; } //刪除後繼指針 if (next == null) { last = prev;//若是刪除的節點是尾節點,令尾節點指向該節點的前驅節點 } else { next.prev = prev; x.next = null; } x.item = null; size--; modCount++; return element; }
remove(int index)：刪除指定位置的元素
public E remove(int index) { //檢查index範圍 checkElementIndex(index); //將節點刪除 return unlink(node(index)); }
LinkedList類經常使用方法測試
package list; import java.util.Iterator; import java.util.LinkedList; public class LinkedListDemo { public static void main(String[] srgs) { //建立存放int類型的linkedList LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>(); /************************** linkedList的基本操做 ************************/ linkedList.addFirst(0); // 添加元素到列表開頭 linkedList.add(1); // 在列表結尾添加元素 linkedList.add(2, 2); // 在指定位置添加元素 linkedList.addLast(3); // 添加元素到列表結尾 System.out.println("LinkedList（直接輸出的）: " + linkedList); System.out.println("getFirst()得到第一個元素: " + linkedList.getFirst()); // 返回此列表的第一個元素 System.out.println("getLast()得到第最後一個元素: " + linkedList.getLast()); // 返回此列表的最後一個元素 System.out.println("removeFirst()刪除第一個元素並返回: " + linkedList.removeFirst()); // 移除並返回此列表的第一個元素 System.out.println("removeLast()刪除最後一個元素並返回: " + linkedList.removeLast()); // 移除並返回此列表的最後一個元素 System.out.println("After remove:" + linkedList); System.out.println("contains()方法判斷列表是否包含1這個元素:" + linkedList.contains(1)); // 判斷此列表包含指定元素，若是是，則返回true System.out.println("該linkedList的大小 : " + linkedList.size()); // 返回此列表的元素個數 /************************** 位置訪問操做 ************************/ System.out.println("-----------------------------------------"); linkedList.set(1, 3); // 將此列表中指定位置的元素替換爲指定的元素 System.out.println("After set(1, 3):" + linkedList); System.out.println("get(1)得到指定位置（這裏爲1）的元素: " + linkedList.get(1)); // 返回此列表中指定位置處的元素 /************************** Search操做 ************************/ System.out.println