源碼之LinkedList 單雙向鏈表介紹

鏈表

單向鏈表

單鏈表，通俗講就是隻知道下個節點，不知道上個節點，以下圖：

單鏈表的特色：

• 最後一個節點的next爲null(閉環鏈表指向第一個元素)
• 只可一個方向遍歷

雙向鏈表

雙鏈表，通俗講就是既知道下個節點，也知道上個節點，以下圖：

特色：

• 最後一個節點的next爲null(閉環鏈表指向第一個元素)
• 可雙向遍歷(從頭部或者尾部遍歷)

LinkedList

如下都是基於jdk1.8

LinkedList是一個雙向鏈表結構
實現了List和Deque接口。 因此也實現了List的操做和雙端隊列的操做，並容許全部元素（包括null ）
迭代操做iterator和listIterator，面對併發修改，迭代器將快速而乾淨地失敗，而不是在將來未肯定的時間冒着任意的非肯定性行爲

父類介紹

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

說明：

• 繼承AbstractSequentialList，提供了添加add()、隨機訪問get()、迭代器、移除remove等方法
• 實現List接口，提供了普通集合類的一些標準方法
• 實現Deque，代表能夠像操做雙端隊列同樣來操做LinkedList
• 實現Cloneable，提供了克隆方法
• 實現Serializable，支持序列化

屬性

//鏈表中元素個數
transient int size = 0;
//第一個元素
transient Node<E> first;
//最後一個元素
transient Node<E> last;

Node中存放元素，Node的源碼：

private static class Node<E> {
        E item;//數據
        Node<E> next;//下一節點
        Node<E> prev;//前一節點

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

添加元素

尾部添加add(e)

public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
}
//在最後節點添加元素
void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        //新建節點，指向last節點，並賦值e，next指向null
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
}

指定位置添加 add(index, e)

這種方式須要遍歷鏈表來獲取該位置的元素，效率較差

public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);
        if (index == size)//若是是尾部
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));//計算index位置並添加
    }
/**
  * 根據索引計算位置，返回非空元素
  * 這裏是先計算索引位置在鏈表的一半以前仍是以後，而後選擇從前遍歷仍是從後遍歷。這樣作能提高查找效率
  */
Node<E> node(int index) {
        //若是索引值小於list的size一半，就從頭部開始遍歷
        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {//不然從尾部開始遍歷
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }
/**
* 某個節點succ以前添加節點
*/
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        final Node<E> pred = succ.prev;
        //新建節點，前一節點爲索引所在節點的pred，賦值爲元素e，下一節點爲索引所在節點
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

隨機訪問 get(index)

public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);//檢查索引值是否合法
        return node(index).item;//遍歷獲取值，效率較差
}

修改元素 set

public E set(int index, E element) {
        checkElementIndex(index);
        Node<E> x = node(index);//計算索引位置，效率差
        E oldVal = x.item;
        x.item = element;
        return oldVal;
}

移除元素 remove(index)

移除頭元素 remove()

public E remove() {
        return removeFirst();
}
// 移除first
public E removeFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkFirst(f);
    }
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
        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;
}

移除指定索引位置 remove(index)

public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));//計算索引位置元素，性能差
}

隊列相關操做

從頭部獲取(不刪除元素，隊列爲空返回null值) peek()

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

從頭部獲取(不刪除元素，隊列爲空返回拋異常) element()

public E element() {
        return getFirst();
}

從頭部獲取(刪除元素，隊列爲空返回null) poll()

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

從頭部添加 offer()

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

尾部添加

public boolean offerLast(E e) {
        addLast(e);
        return true;
}

其餘...

關於序列化

由於LinkedList的元素(size、first、last)都用transient修飾，因此定義了自定義序列化，爲了防止全部空間都序列化，形成空間浪費，因此自定義實現，只序列化有值的鏈表數據

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException {
        s.defaultWriteObject();
        // 序列化大小
        s.writeInt(size);
        // 只序列化有值的鏈表數據
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
            s.writeObject(x.item);
}