LinkedList源码理解

导语

与ArrayList源码理解放在一起查阅，效果更好

本文先给出LinkedList的特点，再从源码的角度分析为什么会有这些特点：

1. 对成员变量的分析，可以知道LinkedList的数据结构是链表
2. 对add()方法的分析，可以得知LinkedList添加数据的效率高
3. 对get()方法的分析，可以看出LinkdedList查询的效率不高
4. 对remove()方法的分析，可以了解到LinkedList删除数据的效率高

特点

相对于ArrayList，LinkedList有以下特点：

1. 添加和移除数据效率高
2. 查询的效率不高
3. 数据结构是双链表

源码分析

成员变量

LinkedList的结构是一个双链表，如果能拿到链表的头部或者尾部，就可以对整个链表进行相应的操作

//容器的大小transient int size = 0;//头结点transient Node<E> first;//末尾节点transient Node<E> last;//节点类，双向的private static class Node<E> {    //用来保存数据的    E item;    //前一个节点    Node<E> next;    //后一个节点    Node<E> prev;    //构造方法    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {        this.item = element;        this.next = next;        this.prev = prev;    }}   

说明：LinkedList既保存了头结点，有保存了末尾节点，又因为是双链表，那么

1. 可以从first开始，进行遍历操作
2. 可以从last往前，进行遍历操作

构造方法

//构造方法public LinkedList() {}public LinkedList(Collection<? extends E> c) {    this();    //将集合转换成链表    addAll(c);}

所对应的方法

//将集合转换成链表public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {    return addAll(size, c);}//将集合转换成链表，添加到指定的位置public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {    //校验非法参数    checkPositionIndex(index);    //将集合转成数组    Object[] a = c.toArray();    //获取长度    int numNew = a.length;    //如果c为空，不进行操作    if (numNew == 0)        return false;    //pred：要添加位置的前一个节点    //succ：要添加位置的节点    Node<E> pred, succ;    //判断是否添加到末尾    if (index == size) {        //添加到末尾，此时：pred为last,succ为null        succ = null;        pred = last;    } else {        //添加到指定的位置        //获取index所对应的节点        succ = node(index);        //获取前一个节点        pred = succ.prev;    }    //遍历要添加的集合所转换成的数组    for (Object o : a) {        //将集合中的元素封装成节点，并与当前的链表建立连接        @SuppressWarnings("unchecked")         E e = (E) o;        //封装成节点，建立向前的连接        Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);        //当前链表为空的处理        if (pred == null)            first = newNode;        //一般情况下的处理，建立起向后的连接，与构造方法配合，完成双向连接        else            pred.next = newNode;        //更新pred，下次循环使用        pred = newNode;    }    //判断是否是添加到末尾    if (succ == null) {        //是添加到末尾，那么：        //集合转换成链表的最后一个节点就是末尾节点，所以要更新末尾节点的对象        last = pred;    } else {        //不是添加到末尾        //集合转换成链表的操作中，（也就是for循环）        //没有对链表的末尾节点建立连接        //这里把之前链表的剩余部分建立连接        pred.next = succ;        succ.prev = pred;    }    //更新size    size += numNew;    //更新modCount    modCount++;    return true;}

说明：

1. 不传参数的构造方法中，没有任何操作，此时链表为空，first,last也为空
2. 传入集合的构造方法，将集合转换成链表

add()的分析

add(E e)

//将数据添加到链表的末尾public boolean add(E e) {    //添加到链表的末尾    linkLast(e);    return true;}//将数据添加到链表的末尾void linkLast(E e) {    //获取当前的末尾节点    final Node<E> l = last;    //将数据封装成节点,该节点向前建立连接    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);    //更新last为新封装的节点    last = newNode;    //链表为空时的处理    if (l == null)        //first也是新添加的节点，此时first=last        first = newNode;    //一般情况下的处理    else        //之前的末尾节点向后建立连接        l.next = newNode;    //更新size    size++;    //更新modCount    modCount++;}

说明：直接向链表的末尾添加一个节点，并不会对原来的结构进行修改，与ArrayList相比，不会出现遍历复制的情况，所以：效率要高

add(int index, E element)

//添加数据到指定的位置public void add(int index, E element) {    //非法参数校验    checkPositionIndex(index);    //判断是否添加到末尾    if (index == size)        //添加到链表的末尾        linkLast(element);    else        //添加到指定的位置        linkBefore(element, node(index));}//获取指定位置上的节点Node<E> node(int index) {    // 1.判断index是靠近头部还是靠近末尾    // 2.靠近头部，从头节点向后遍历比对    // 3.靠近末尾，从末尾节点向前遍历比对    if (index < (size >> 1)) {        //从头节点向后遍历比对        Node<E> x = first;        for (int i = 0; i < index; i++)            x = x.next;        return x;    } else {        //从末尾节点向前遍历比对        Node<E> x = last;        for (int i = size - 1; i > index; i--)            x = x.prev;        return x;    }}//插入到指定节点的前面void linkBefore(E e, Node<E> succ) {    // 获取前一个节点    final Node<E> pred = succ.prev;    // 封装成节点，并与succ建立向后的连接，与pred建立向前的连接    final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);    //succ建立向前的连接    succ.prev = newNode;    //添加到头部的处理    if (pred == null)        //更新first        first = newNode;    //一帮情况下，建立pred向后连接    else        pred.next = newNode;    //更新数据    size++;    modCount++;}

说明：这里的耗时操作是找出相应的节点。

1. 一般情况下，与ArrayList的add(int index,E e)相比，效率还是高
2. 最坏情况下，效率就没有明显的优势

get()的分析

//找出指定位置的数据public E get(int index) {    //非法参数校验    checkElementIndex(index);    //返回相应的数据，node()方法在上面查找    return node(index).item;}

说明：这里查找相应的数据，是要遍历链表，与ArrayList中的直接锁定内存相比，效率是要低很多

remove()的分析

remove(int index)

//移除指定位置上的数据public E remove(int index) {    checkElementIndex(index);    return unlink(node(index));}//断开指定节点与链表的连接E unlink(Node<E> x) {    // 获取当前节点的数据    final E element = x.item;    // 前一个节点    final Node<E> next = x.next;    // 后一个节点    final Node<E> prev = x.prev;    //判断是否是头结点    if (prev == null) {        // 头结点的处理        // 更新first为下一个节点        first = next;    } else {        //一般情况下的处理        //前一个节点与后一个节点建立向后的连接        prev.next = next;        //断开向前的连接，断开了一半的连接        x.prev = null;    }    //判断是否是末尾节点    if (next == null) {        //末尾节点的处理        //更新last为前一个节点        last = prev;    } else {        //一般情况下的处理        //后一个节点与前一个节点建立向前的连接        next.prev = prev;        //断开向后的连接，断开了全部连接        x.next = null;    }    //置空，方便GC    x.item = null;    //更新数据    size--;    modCount++;    return element;}

说明：与ArrayList相比，LinkedList的remove(int index)效率要高很多

remove(Object o)

//移除指定的数据public boolean remove(Object o) {    //两部分的逻辑一致    if (o == null) {        //遍历比对，找出相应的节点，断开与链表的连接        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {            if (x.item == null) {                unlink(x);                return true;            }        }    } else {        //遍历比对，找出相应的节点，断开与链表的连接        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {            if (o.equals(x.item)) {                unlink(x);                return true;            }        }    }    return false;}

说明：这里的耗时操作是找出相应的节点。效率还是要比ArrayList要高

IndexOf()的分析

//找出o第一次出现的位置public int indexOf(Object o) {    //逻辑很简单：遍历比较，找出相应的位置    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;}

说明：这里的代码与ArrayList的基本一致：都是遍历比对，找出相应的位置。因为LinkedList的数据结构没有锁定内存，效率要低一些

结语

这里给出的使用建议：如果集合的增删操作较多，使用LinkedList

建议与ArrayList源码分析一起阅读
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