LinkedList源码分析

LinkedList，链接列表，它的底层结构是链表。它的特点是增删效率高，查询效率低。下面我们仍然从属性，构造器和方法三个方面来分析源码。

1.LinkedList的属性

    transient int size = 0; //元素的个数

    /**
     * Pointer to first node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (first.prev == null && first.item != null)
     */
    transient Node<E> first;//列表的头结点

    /**
     * Pointer to last node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (last.next == null && last.item != null)
     */
    transient Node<E> last;//列表的尾节点

这里有一个Node类，它是LinkedList的节点元素，承载着存放在LinkedList中的值，看下Node类

private static class Node<E> {
        //值
        E item;
        Node<E> next; //指向后一个节点的引用
        Node<E> prev; //指向前一个节点的引用
        //构造器
        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

附上LinkedList的结构图

2.LinkedList的构造器

 /**
     * Constructs an empty list.
     */
    public LinkedList() {
    }

    /**
     * Constructs a list containing the elements of the specified
     * collection, in the order they are returned by the collection's
     * iterator.
     *
     * @param  c the collection whose elements are to be placed into this list
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

3.LinkedList的方法

add(E e)：添加指定元素e到列表的尾部

    //添加指定元素到列表的尾部
    public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }

    /**
     * Links e as last element.
     */
    void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last; 
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); //创建一个新的Node作为尾节点，设置它的前引用为l
        last = newNode;//使last指向这个尾节点
        if (l == null)
            first = newNode; //如果只有这一个节点，first也指向这一个节点
        else
            l.next = newNode;//否则，设置l的后引用为newNode
        size++; //元素个数+1
        modCount++; //修改次数+1
    }
    //注意:凡是节点做了改动的，都需要重新设置它的前引用或后引用，对于新建的节点可能两个都要设置；如果是头结点或者尾节点做了改动的，同时要设置first和last的引用

 remove(Object o):移除此链表中首次出现的指定元素

  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) { 
                //确定指定元素所在的Node节点  
                if (o.equals(x.item)) {
                    //移除该节点
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

 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;
    }
    //这里主要做的是把指定节点x移除，此时会涉及到三个步骤 
    // 1.x.prev = null && x.next = null,x.item = null 这表明x节点已经和这个链表没关系了。
    // 2.prev.next = next && next.prev = prev,这是为了将prev节点和next节点连接起来
    // 3.要 考虑到prev和next节点为null的情况，这时first和last指向的Node节点也会改变，
    总之，当add，remove操作时，对涉及到有改动的Node节点都要做处理，如果first和last指向的节点有变化也要处理

remove(int index)：移除此列表中指定位置的元素

 public E remove(int index) {
        //检验下标index是否越界
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));
    }

 Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);
        //采用二分法查找指定位置index的元素
        if (index < (size >> 1)) {
            //从头开始查找
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            //从尾开始查找
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

当根据指定index找到对应的节点后，再调用E unlink(Node<E> x)方法移除该节点

E get(int index):获取指定位置的元素

 public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        //根据指定位置index获取对于的Node节点，然后就可以获取节点中的元素值了
        return node(index).item;
    }

其他的一些方法也是类似，都是基于链表结构的操作。