LinkedList学习笔记

一、前言

　　前面文章写了关于ArrayList的源码解读，今天也正好把LinkedList一些方法的源码也研究一下。

二、LinkedList特点

　　基于双向列表，查询速度慢，增删改速度快

三、LinkedList的继承实现关系

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

• LinkedList 是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。
• LinkedList 实现 List 接口，能对它进行队列操作。
• LinkedList 实现 Deque 接口，即能将LinkedList当作双端队列使用。
• LinkedList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能克隆。
• LinkedList 实现java.io.Serializable接口，这意味着LinkedList支持序列化，能通过序列化去传输。
• LinkedList 是非同步的。

四、LinkedList类属性和Node节点

  //记录链表实际长度
    transient int size = 0;

    //记录整条链表的头结点
    transient Node<E> first;

    //记录整条链表的尾节点
    transient Node<E> last;

    private static class Node<E> {
        E item;//内容
        Node<E> next;//下个节点
        Node<E> prev;//上个节点

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

五、LinkedList构造方法

五、LinkedList构造方法

 

public LinkedList() {
    }

//使用一个集合来当做参数的构造器
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

   public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        return addAll(size, c);
    }

    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
//检查插入的位置是否合法
        checkPositionIndex(index);

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
//数组的长度为0直接返回
        if (numNew == 0)
            return false;
//创建前驱节点和后继节点
        Node<E> pred, succ;
        if (index == size) {
//插入的位置是链表尾部，后继节点置空
            succ = null;
//前驱节点就是尾结点
            pred = last;
        } else {
//插入位置为其他的某个位置时，寻找该节点指向后继节点
            succ = node(index);
//该节点的后继节点的前驱节点指向前驱节点
            pred = succ.prev;
        }

        for (Object o : a) {
            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
//构造一个后继节点为null的节点
            Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
            if (pred == null)
//前驱节点为null，说明在头节点之前插入，newNode指向头节点
                first = newNode;
            else
//不是头节点之前插入的，newNode节点就是前驱节点的后继节点
            pred.next = newNode;
//newNode就是前驱节点
            pred = newNode;
        }
//同理
        if (succ == null) {
            last = pred;
        } else {
            pred.next = succ;
            succ.prev = pred;
        }

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

六、add、offer基础方法分析

//从头部增加
    private void linkFirst(E e) {
//获取头节点
        final Node<E> f = first;
//构建一个prev值为null,next为f,内容为e的节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
//将newNode作为首节点
        first = newNode;
        if (f == null)
//f为null,说明是原链表是空链表，newNode节点既是头节点也是尾结点
            last = newNode;
        else
//如果不为null,newNode节点就为原链表的上一节点
            f.prev = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

//从尾部增加
    public void linkLast(E e) {
//获取尾节点
        final Node<E> l = last;
//构造一个以尾部为前驱节点创建一个新节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
//newNode作为尾结点
        last = newNode;
        if (l == null)
 ////l为null,链表为空，newNode节点既是头节点也是尾结点
            first = newNode;
        else
//当前节点为原链表尾结点的下一节点
            l.next = newNode;
        //容量加一
        size++;
        //修改操作数+1
        modCount++;
    }

//在一个非空节点之前插入一个节点
    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
//获取当前节点的前置节点
        final Node<E> pred = succ.prev;
//构建一个新的节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
//succ的前置节点改为当前节点
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
//succ的前置节点为空，newNode设置为头节点
            first = newNode;
        else
//succ的前置节点不为空，newNode设置为succ前置节点的下一节点
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

结论：增加都是在头部、中间、尾部增加一个双端节点的操作。但是需要注意添加时候对头节点和尾结点为空的处理。final Node f = first; first = newNode;（当时看源码的时候有点晕，后来自己写了一个差不多的才理解，final修饰的不可修改，所以first = newNode的时候并没有修改f的值）

七、查找方法分析

//根据索引位置取值
    public E get(int index) {
//检查索引的边界是否在0-size之间
        checkElementIndex(index);
//获取值返回
        return node(index).item;
    }

    Node<E> node(int index) {
//这里可以看出是折半查找，先判断是前半段还是后半段，然后根据市前半段还是后半段，通过前驱节点或者后继节点查找
        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;
        }
    }

    public E getFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return f.item;
    }

    public E getLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return l.item;
    }

结论：获取头节点和尾结点的时候如果链表为null都是会抛出异常，element()、peek()、peekFirst()、peekLast()。这些方法都大致相同

八、poll、remove方法分析

//删除指定对象，都是从前向后遍历，找到匹配对象调用unlink（）方法
  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 {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

E unlink(Node<E> x) {
//获取当前节点的内容，前驱节点和后继节点
        final E element = x.item;
        final Node<E> next = x.next;
        final Node<E> prev = x.prev;
//删除前驱节点
        if (prev == null) {
//前驱节点为空说明删除是头节点，就让头节点执行后继节点
            first = next;
        } else {
//不为空，该节点前驱节点的后继节点指向该节点后继节点
            prev.next = next;
            x.prev = null;
        }
//删除后继节点
        if (next == null) {
//删除的是尾结点，就设置前驱节点为尾结点
            last = prev;
        } else {
//该节点后继节点的前驱节点指向该节点的前驱节点
            next.prev = prev;
            x.next = null;
        }
//内容置null
        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }
//删除该节点需要将当前节点的内容前驱节点后继节点置空，并且需要将该节点的前驱节点的后继节点指向该节点的后句节点，该节点的后继节点也是同样的道理。

//根据索引删除，先判断index的范围
  public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));
    }

//删除头节点
    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;
//获取该节点的后继节点
        final Node<E> next = f.next;
        f.item = null;
        f.next = null; // help GC
//头节点执行该节点的后继节点
        first = next;
        if (next == null)
//如果next为空，说明链表已经为null了，将尾结点设置为null
            last = null;
        else
//否则将该节点后继节点的前驱节点置空
            next.prev = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

//删除尾结点 和删除头节点是一样的道理
 public E removeLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkLast(l);
    }

 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;
    }

// poll和pollFirst调用的方法相同
public E poll() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }

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

    public E pollLast() {
        final Node<E> l = last;
        return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
    }

//他们三个调用的方法都是unlinkFirst，unlinkLast。上面也已经说过了，这里就不做累述了

九、总结

　LinkedList存储的元素就是一个一个的节点,每个节点记录着前面和后面节点的信息。所以在查询的时候需要前置或者后继以此查找，ArrayList根据下边直接查找，但是删除的时候ArrayList需要移动元素然后置空，但是LinkedList只需要将修改前驱和后继节点，然后置空当前节点的内容就行了。