Java类集框架之LinkedList源码剖析
来源：互联网 发布：进入编程模式错误 编辑：程序博客网 时间：2024/06/16 20:31
LinkedList
LinkedList基于双向循环链表实现。也可以被当做堆栈，队列或双端队列进行操作。非线程安全。下面直接贴ArrayList的Java实现(只贴了部分代码)，来源JDK1.8.0_25/src.zip。
/** * ****双向链表对应的数据结构********* * 包含：节点值item * 前驱 pre * 后继next * @param <E> */ private static class Node<E> { E item; Node<E> next; Node<E> prev; //构造方法参数顺序:前驱 节点值 后继 Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } }public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable{//元素个数 transient int size = 0; //指向第一个节点 transient Node<E> first; //指向最后一个节点 transient Node<E> last; //构造方法1--构造一个空列表 public LinkedList() {} //构造方法2--构造一个包含指定collection中元素的列表，按collection的迭代器返回的顺序排列 public LinkedList(Collection<? extends E> c) { this(); addAll(c); } //将e插入到链表第一个位置前面,注意可能修改last和first private void linkFirst(E e) { final Node<E> f = first; final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);//Node(前驱,元素,后继) first = newNode; if (f == null) last = newNode;//插入前为空则last为其本身 else f.prev = newNode;//若不为空则头结点前驱指向newnode size++; modCount++; } //将e插入到链表最后一个元素的后面 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++; } //在节点succ前插入元素为e的节点 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++; } //去除链表第一个元素 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; } //去除链表最后一个元素 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; } //删除节点x E unlink(Node<E> x) { // assert x != null; final E element = x.item; final Node<E> next = x.next; final Node<E> prev = x.prev; if (prev == null) { first = next; } else { prev.next = next; x.prev = null; } if (next == null) { last = prev; } else { next.prev = prev; x.next = null; } x.item = null; size--; modCount++; return element; } //获取第一个元素，若为空，抛出异常 public E getFirst() { final Node<E> f = first; if (f == null) throw new NoSuchElementException(); return f.item; } //获取第一个元素,若为空，抛出异常 public E getLast() { final Node<E> l = last; if (l == null) throw new NoSuchElementException(); return l.item; } //去除第一个元素 public E removeFirst() { final Node<E> f = first; if (f == null) throw new NoSuchElementException(); return unlinkFirst(f); } //去除最后一个元素 public E removeLast() { final Node<E> l = last; if (l == null) throw new NoSuchElementException(); return unlinkLast(l); } //将元素e添加为链表第一个元素 public void addFirst(E e) { linkFirst(e); } public void addLast(E e) { linkLast(e); } public boolean contains(Object o) { return indexOf(o) != -1; } public int size() { return size; } public boolean add(E e) { linkLast(e);//添加到最后面 return true; } //可以去除null元素，从链表开始查找指定元素o 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; } //从LinkedList的末尾开始,将集合c添加到LinkedList中 public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { return addAll(size, c); } //从LinkedList的index开始，将集合c中的元素添加到LinkedList中 public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) { checkPositionIndex(index); Object[] a = c.toArray(); int numNew = a.length; if (numNew == 0)//集合c为空，返回false return false; Node<E> pred, succ;//插入位置的前一个节点和插入位置的节点 if (index == size) { succ = null; pred = last; } else { succ = node(index); pred = succ.prev; } for (Object o : a) { @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o; Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null); if (pred == null) first = newNode;//时刻注意修改first和last else pred.next = newNode; pred = newNode; } if (succ == null) { last = pred; } else { pred.next = succ; succ.prev = pred; } size += numNew;//添加后链表大小 modCount++; return true; } //清空双向链表 public void clear() { for (Node<E> x = first; x != null; ) { Node<E> next = x.next; x.item = null; x.next = null; x.prev = null; x = next; } first = last = null; size = 0; modCount++; } // Positional Access Operations //获取指定位置元素 public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item; } //设置指定位置元素值，并返回原来的值 public E set(int index, E element) { checkElementIndex(index); Node<E> x = node(index); E oldVal = x.item; x.item = element; return oldVal; } //-----在index前添加元素值为element的节点---- public void add(int index, E element) { checkPositionIndex(index); if (index == size) linkLast(element); else linkBefore(element, node(index)); } //删除指定位置节点 public E remove(int index) { checkElementIndex(index); return unlink(node(index)); } private boolean isElementIndex(int index) { return index >= 0 && index < size; } private boolean isPositionIndex(int index) { return index >= 0 && index <= size; } private String outOfBoundsMsg(int index) { return "Index: "+index+", Size: "+size; } private void checkElementIndex(int index) { if (!isElementIndex(index)) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); } private void checkPositionIndex(int index) { if (!isPositionIndex(index)) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); } //以前版本是entry,获取指定位置的节点 Node<E> node(int index) { // assert isElementIndex(index); //若要查找位置小于双向链表的一半，则从前往后查找，否则从后往前查找，提高查找效率 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; } } // Search Operations //从前往后查找，返回值为o的节点位置，若不存在返回-1，可查找null位置 //查找的都是第一次出现的 public int indexOf(Object o) { int index = 0; if (o == null) { for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { if (x.item == null) return index; index++; } } else { for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { if (o.equals(x.item)) return index; index++; } } return -1; } //从后往前查找，返回值为o的节点位置，若不存在返回-1，可查找null位置 //查找的都是第一次出现的 public int lastIndexOf(Object o) { int index = size; if (o == null) { for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) { index--; if (x.item == null) return index; } } else { for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) { index--; if (o.equals(x.item)) return index; } } return -1; } /*******作为队列使用的操作 Queue operations.************/ //返回第一个节点元素，若为空返回null，获取但不移除(不出队) public E peek() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : f.item; } //返回第一个节点元素，若为空抛出异常，相当于出队 public E element() { return getFirst(); } //出队，获取并移除表头 public E poll() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : unlinkFirst(f); } public E remove() { return removeFirst(); } //入队，添加到表尾 public boolean offer(E e) { return add(e); } /**** Deque operations****/ public boolean offerFirst(E e) { addFirst(e); return true; } public boolean offerLast(E e) { addLast(e); return true; } public E peekFirst() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : f.item; } public E peekLast() { final Node<E> l = last; return (l == null) ? null : l.item; } 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); } public void push(E e) { addFirst(e); } public E pop() { return removeFirst(); } public boolean removeFirstOccurrence(Object o) { return remove(o); } //去除最后一次出现的指定节点,从后往前查找的第一个节点去除即可 可为null public boolean removeLastOccurrence(Object o) { if (o == null) { for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) { if (x.item == null) { unlink(x); return true; } } } else { for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) { if (o.equals(x.item)) { unlink(x); return true; } } } return false; } //返回index到末尾的全部节点对应的ListIterator对象 public ListIterator<E> listIterator(int index) { checkPositionIndex(index); return new ListItr(index); } //List迭代器 private class ListItr implements ListIterator<E> { private Node<E> lastReturned;//上一次返回的节点 private Node<E> next;//下一个节点 private int nextIndex;//下一个节点索引 //期望的改变计数，用来实现fail-fast机制 private int expectedModCount = modCount; ListItr(int index) { // assert isPositionIndex(index); next = (index == size) ? null : node(index); nextIndex = index; } public Object clone() { LinkedList<E> clone = superClone(); // Put clone into "virgin" state clone.first = clone.last = null; clone.size = 0; clone.modCount = 0; // Initialize clone with our elements for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) clone.add(x.item); return clone; }构造函数：
LinkedList构造方法有2种，一个是无参构造方法，建立一个空的链表（头结点null） 另一个是先建立一个空链表，再调用addAll(c)用c中元素初始化。
说明：
LinkedList基于双向循环链表实现的，不存在容量不足和扩容，但是插入和删除的效率高。在插入一个结点时，新建一个node对象，找到插入节点的位置，改变前驱和后继。删除一个结点时，改变删除节点的前驱节点的后继和后继节点的前驱，不需要移动元素。
LinkedList容许元素为null，在查找和删除某元素时，都区分null和非null
LinkedList实现了栈和队列的操作，如push() pop() 等方法，为了区分不同的操作，很多方法名不一样，但是功能是一样的。
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