LinkedList源码详解

1. 简介

LinkedList是线性表的链式存储结构,它不要求逻辑上相邻的元素在物理位置上也相邻.因此没有随机存取的特点.同时链表在空间上的插入,删除时不需要移动.
LinkedList的数据结构为双向链表.双向链表由若干个节点构成.节点中包含三个信息-->1:上一个元素3:下一个元素3:数据域(保存节点的数据).
结构如下图所示

双向链表

2. 继承图

继承图

LinkedList实现了Queue(FIFO队列),Deque(双端队列),AbstractSequentialList(有序列表即不可随机存取)

3. 节点

    private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;
        Node<E> prev;

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

双端队列,指向前驱和后继.

4. 添加操作

    /**
    * 记录LinkedList节点数量
    */
    transient int size = 0;

    /**
     * 首节点
     */
    transient Node<E> first;

    /**
     * 尾节点
     */
    transient Node<E> last;
    /**
     * 添加首节点
     */
    private void linkFirst(E e) {
        //保存首节点,为了获取first的下一个节点
        final Node<E> f = first;
        //构造新节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
        //将首节点指向新节点
        first = newNode;
        //从此处我们可以看不出来,Java的实现不是保留一个空元素的header元素.
        //也就是说不是依靠header.next==null来判断链表是否为空.而是靠f==null来判断为空.
        //此处应该与remove对应.若remove掉最后一个元素,应该将last和first都置空
        //此处也可是使用size==0来判断是否为空.
        if (f == null)
            last = newNode;
        else
            f.prev = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

    /**
     * 添加尾节点
     */
    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++;
    }

5. 查找节点

    /**
     * 将搜索范围划分为low(0 -- size>>1)和high(size >> 1 --- size-1),增加查找效率
     */
    Node<E> node(int index) {
        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;
        }
    }

6. 插入节点

    public void add(int index, E element) {
        //判断索引位置是否合法
        checkPositionIndex(index);
        //如果索引和size大小相同则插入尾节点.size总比索引大1
        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            //通过node(index)定位到,要插入位置的节点
            linkBefore(element, node(index));
    }
    //a,b,c,d
    //succ = c;
    //pred = b;
    //new node = e;
    //c.prev = e;
    //pred.next = e;
    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        //保存前一个节点
        final Node<E> pred = succ.prev;
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        //当前节点的位置指向新节点
        succ.prev = newNode;
        //首节点
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            //将前一个节点指向当前节点
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

7. 删除节点

    /**
     *x：待删除的节点
     */
    E unlink(Node<E> x) {
        //保存删除的节点数据,返回给调用者
        final E element = x.item;
        //获取下一个节点
        final Node<E> next = x.next;
        //获取前一个节点
        final Node<E> prev = x.prev;
        //第一个节点
        if (prev == null) {
            first = next;
        } else {
            //不是第一个节点
            prev.next = next;
            //断开连接
            x.prev = null;
        }
        //尾节点
        if (next == null) {
            last = prev;
        } else {
            //非尾节点
            next.prev = prev;
            //断开连接
            x.next = null;
        }

        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }