Java集合类 之 LinkedList
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一、 LinkedList
3.1 创建：LinkedList()
LinkedList底层的数据结构是一个双向链表。既然是双向链表，那么必定存在一种数据结构——我们可以称之为节点，节点实例保存业务数据，前一个节点的位置信息和后一个节点位置信息，如下图所示：
图——双线链表及节点示意图
首先来了解节点类：
private static class Entry{
E element;
Entry next;
Entry previous;
Entry(E element, Entry next, Entry previous) {
this.element = element;
this.next = next;
this.previous = previous;
}
}
节点类很简单，element存放业务数据，previous与next分别存放前后节点的信息（在数据结构中我们通常称之为前后节点的指针）。
声明LinkedList对象时，创建一个Entry对象，不过全部为空。
private transient Entry header = new Entry(null, null, null);
private transient int size = 0;
在执行构造函数的时候，将header实例的previous和next全部指向header实例。
public LinkedList(){
header.next = header.previous = header;
}
执行完构造函数后，header实例自身形成一个闭环，如下图所示：
图——初始化LinkedList
3.2 添加数据：add()
从源代码中我们可知——给LinkedList添加数据是从双向链表的头开始的，代码如下所示：
public boolean add(E e) {
addBefore(e, header);
return true;
}
private Entry addBefore(E e, Entry entry) {
Entry newEntry = new Entry(e, entry, entry.previous);
newEntry.previous.next =newEntry;
newEntry.next.previous =newEntry;
size++;
modCount++;
return newEntry;
}
下面分解“添加第一个数据”的步骤：
第一步：初始化后LinkedList实例的情况：
图——初始化后
第二步：初始化一个预添加的Entry实例（newEntry）。
Entry newEntry = newEntry(e, entry, entry.previous);
图——创建新节点实例
第三步：调整新加入节点和头结点（header）的前后指针。
newEntry.previous.next = newEntry;
newEntry.previous即header，newEntry.previous.next即header的next指向newEntry实例。在上图中应该是“4号线”指向newEntry。
newEntry.next.previous = newEntry;
newEntry.next即header，newEntry.next.previous即header的previous指向newEntry实例。在上图中应该是“3号线”指向newEntry。
调整后如下图所示：
图——加入第一个节点后LinkedList示意图
下面分解“添加第二个数据”的步骤：
第一步：新建节点。
图——添加第二个节点
第二步：调整新节点和头结点的前后指针信息。
图——调整前后指针信息
添加后续数据情况和上述一致，LinkedList实例是没有容量限制的。
3.3 删除数据：remove()、remove(int)、remove(Object)
LinkedList的数据删除操作虽然有多种（这里认为只包括remove()、remove(int)、remove(Object) ），但是真正执行删除操作的代码如下所示：
private E remove(Entry e) {
if (e == header)
throw new NoSuchElementException();
E result = e.element;
e.previous.next = e.next;
e.next.previous = e.previous;
e.next = e.previous = null;
e.element = null;
size--;
modCount++;
return result;
}
Remove方法接收的参数是一个节点实例，即预被删除的节点。只不过remove()是删除的第一个节点（头结点后的第一个节点）——
public EremoveFirst() {
return remove(header.next);
}
Remove(int)是删除指定位置的节点——
private Entry entry(int index) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
", Size: "+size);
Entry e = header;
if(index < (size >> 1)) {//判断是从头开始遍历还是从尾开始遍历
for (int i = 0; i<= index; i++)
e = e.next;
} else {
for (int i = size;i > index; i--)
e = e.previous;
}
return e;
}
Remove(Object)是删除指定内容的节点——
public boolean remove(Object o) {
if (o==null) {
for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (e.element==null) {
remove(e);
return true;
}
}
} else {
for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (o.equals(e.element)) {
remove(e);
return true;
}
}
}
return false;
}
在回到我们的remove(Entry e)方法：
由于删除了某一节点因此调整相应节点的前后指针信息，如下：
e.previous.next = e.next;//预删除节点的前一节点的后指针指向预删除节点的后一个节点。
e.next.previous = e.previous;//预删除节点的后一节点的前指针指向预删除节点的前一个节点。
清空预删除节点：
e.next = e.previous = null;
e.element = null;
交给gc完成资源回收，删除操作结束。
与ArrayList比较而言，LinkedList的删除动作不需要“移动”很多数据，从而效率更高。
3.4 获取数据：get(int)
Get(int)方法的实现在remove(int)中已经涉及过了。首先判断位置信息是否合法（大于等于0，小于当前LinkedList实例的Size），然后遍历到具体位置，获得节点的业务数据（element）并返回。
注意：为了提高效率，需要根据获取的位置判断是从头还是从尾开始遍历。
private Entry entry(int index) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
", Size: "+size);
Entry e = header;
if(index < (size >> 1)) {//判断是从头开始遍历还是从尾开始遍历
for (int i = 0; i<= index; i++)
e = e.next;
} else {
for (int i = size;i > index; i--)
e = e.previous;
}
return e;
}
注意细节：位运算与直接做除法的区别。
3.5 遍历数据：Iterator()
对ArrayList的iterator有所了解后，在此重点关注以下几点：
当调用iterator方法是，每次都创建一个ListItr实例，它拥有一个属性cursor，起到游标的作用。
Iterator实例的hasNext方法：
public boolean hasNext() {
return cursor != size();
}
当游标跑到最后时返回false，说明遍历完成。
Iterator实例的next方法：
public E next() {
checkForComodification();
try {
Enext = get(cursor);
lastRet= cursor++;
return next;
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
checkForComodification();
throw newNoSuchElementException();
}
}
通过get方法返回当前游标位置的节点内容，并将游标后移一个位置。
LinkedList在遍历的过程中，如果有添加、删除等动作发生，会导致ConcurrentModificationException异常，和ArrayList类似。
3.6 判断存在或获取位置
获取位置的IndexOf方法在remove(Object)中已经涉及，而判断存在的contains(Object)方法则主要是调用IndexOf方法，根据IndexOf返回的位置和-1进行比较进而判断指定数据是否存在。
3.7 注意
LinkedList是无容量限制的；
LinkedList是非线程安全的；
LinkedList是基于双向链表实现的，当数据顺序无关的情况下，选择ArrayList还是LinkedList要从各动作的执行效率综合考虑。
