JDK源码阅读--LinkedList

 

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

继承了bstractSequentialList类，实现了List、Deque、Cloneable、Serializable接口。

底层数据结构是链表，增删快，查询慢。先进后出，双向链表。重写了clone方法(只是浅拷贝，不会克隆链表中的元素)。添加的元素是可以重复的。


字段和构造方法：

    //被transient修饰的字段，不会被加入序列化
    transient int size = 0;

    /**
     * Pointer to first node.第一个节点的指针
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (first.prev == null && first.item != null)
     */
    transient Node<E> first;

    /**
     * Pointer to last node. 指向最后一个节点的指针
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (last.next == null && last.item != null)
     */
    transient Node<E> last;

    /**
     * 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);
    }

 

LinkedList数据结构中链表的本质操作：

   /**
     * Links e as first element.
     * 链接e作为第一个元素
     */
    private void linkFirst(E e) {
        //first原先是一个空的节点
        final Node<E> f = first;//first:第一个节点的指针
        /**
         * Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next)
         * @param prev 前一个节点 也叫前置节点
         * @param element 当前节点上的元素
         * @param next 下一个节点 也叫后置节点
         */
        //创建一个没有前置节点，并且当前节点的值为e，并且后置节点为f的节点Node
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
        //将创建的newNode节点赋给第一个节点的指针first
        first = newNode;
        //如果后置节点为空，则也将newNode赋给最后一个节点的指针last;如果后置节点不为空，则将newNode作为 后置节点的前置节点，从而让链表连接起来
        if (f == null) {
            last = newNode;
        }
        else {
            f.prev = newNode;
        }
        size++;//链表的长度+1
        modCount++;//链表被修改的次数+1
    }

    /**
     * Links e as last element.
     * 链接e作为最后一个元素
     */
    void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;//last:最后一个节点的指针
        /**
         * Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next)
         * @param prev 前一个节点
         * @param element 当前节点上的元素
         * @param next 下一个节点
         */
        //创建一个没有后置节点，前置节点为l，当前节点指针指向的值为e的节点newNode
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null) {
            //如果前置节点为空，则将该节点作为第一个节点的指针
            first = newNode;
        }
        else {
            //如果前置节点不为空，则将newNode作为 前置节点的的后置节点
            l.next = newNode;
        }
        size++;//链表的长度+1
        modCount++;//链表被修改的次数+1
    }

    /**
     * 在非空节点succ之前插入节点e
     * Inserts element e before non-null Node succ.
     */
    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        //获取节点succ原先的前置节点
        final Node<E> pred = succ.prev;
        //创建一个节点newNode，该节点的前置节点为 节点succ的前置节点，该节点的后置节点为succ
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        //将succ节点的前置节点指向newNode节点
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null) {
            //如果succ节点原先的前置节点为空，则说明succ节点是第一个节点，则将newNode节点设置为第一个节点
            first = newNode;
        } else {
            //如果succ节点原先的前置节点不为空，则将newNode节点作为succ节点的 原先的节点 的后置节点。
            pred.next = newNode;
        }
        size++;//链表的长度+1
        modCount++;//链表被修改的次数+1
    }

    /**
     * Unlinks non-null first node f.
     * 断开非空第一个节点f的链接。断开之后变成两个链表了。
     *  从节点f的右侧断开。
     *  从节点f的位置开始断开，并将节点f指针指向的值设置为空，并且将节点f的后置节点设置为空。
     *  返回节点f指针指向的值。
     */
    private E unlinkFirst(Node<E> f) {
        // assert f == first && f != null;
        final E element = f.item;
        //获取节点f原先的后置节点
        final Node<E> next = f.next;
        f.item = null;
        f.next = null; // help GC
        //将节点f原先的后置节点作为第一个节点(的指针)
        first = next;
        if (next == null) {
            //如果节点f原先的后置节点为null，说明节点f原先就是最后一个节点，将最后一个节点置为null。
            last = null;
        }else {
            //如果节点f原先的后置节点不为null，则将节点f原先的后置节点的 前置节点置为null,从而让链表断开。
            next.prev = null;
        }
        size--;//链表的长度+1
        modCount++;//链表被修改的次数+1
        return element;
    }

    /**
     * Unlinks non-null last node l.
     * 断开非空的最后一个节点l。
     * 从节点l的左侧断开。断开之后变成两个链表了。
     */
    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;
    }

    /**
     * Unlinks non-null node x.
     * 断开非空节点x的链接。相当于去掉节点x
     */
    E unlink(Node<E> x) {
        // assert x != null;
        //节点x的指针所指向的值
        final E element = x.item;
        //节点x的后置节点
        final Node<E> next = x.next;
        //节点x的后置节点
        final Node<E> prev = x.prev;

        if (prev == null) {
            //如果节点x原先的前置节点为空，则说明节点x就是第一个节点，则将节点x原先的后置节点作为第一个节点
            first = next;
        } else {
            //如果节点x原先的前置节点不为空，则将节点x的后置节点 作为 节点x原先的前置节点的 后置节点，并将节点x的前置节点置为null
            prev.next = next;
            x.prev = null;
        }

        if (next == null) {
            //如果节点x原先的后置节点为空，说明节点x就是最后一个元素，则将节点x原先的前置节点作为最后一个节点
            last = prev;
        } else {
            //如果节点x原先的后置节点不为空，则将节点x原先的前置节点作为 节点x原先后置节点的 前置节点，将节点x的后置节点置为null
            next.prev = prev;
            x.next = null;
        }

        x.item = null;//将节点x指针所指向的值 置为null
        size--;//链表长度-1
        modCount++;//链表被修改次数+1
        return element;//返回节点x原先指针所指向的值
    }

    /**
     * 静态 类 Node<E>  节点  这个类作为节点Node
     * @param <E>
     */
    private static class Node<E> {
        E item;//当前节点的的指针指向的值
        Node<E> next;//下一个节点的指针
        Node<E> prev;//前一个节点的指针

        /**
         * 构造方法 Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next)
         * @param prev 前一个节点
         * @param element 当前节点(指针)上的元素
         * @param next 下一个节点
         */
        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;//将element赋值给当前节点item  将element作为为当前节点的指针指向的值
            this.next = next;//将next赋给下一个节点  为后置节点初始化
            this.prev = prev;//将prev赋给前一个节点   为前置节点初始化
        }
    }

 

 

 添加：

    /**
     * Inserts the specified element at the beginning of this list.
     *  在链表的开始处插入元素e
     * @param e 被插入的元素e
     */
    public void addFirst(E e) {
        linkFirst(e);
    }

    /**
     * Appends the specified element to the end of this list.
     * 在链表的末尾追加元素e
     * <p>This method is equivalent to {@link #add}.
     *
     * @param e the element to add
     */
    public void addLast(E e) {
        linkLast(e);
    }


    /**
     * Appends all of the elements in the specified collection to the end of
     * this list, in the order that they are returned by the specified
     * collection's iterator.  The behavior of this operation is undefined if
     * the specified collection is modified while the operation is in
     * progress.  (Note that this will occur if the specified collection is
     * this list, and it's nonempty.)
     *
     * @param c collection containing elements to be added to this list
     * @return {@code true} if this list changed as a result of the call
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        return addAll(size, c);
    }

    /**
     * Inserts all of the elements in the specified collection into this
     * list, starting at the specified position.  Shifts the element
     * currently at that position (if any) and any subsequent elements to
     * the right (increases their indices).  The new elements will appear
     * in the list in the order that they are returned by the
     * specified collection's iterator.
     *
     * @param index index at which to insert the first element
     *              from the specified collection
     * @param c collection containing elements to be added to this list
     * @return {@code true} if this list changed as a result of the call
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        checkPositionIndex(index);

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        if (numNew == 0)
            return false;

        Node<E> pred, succ;
        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;
            else
                pred.next = newNode;
            pred = newNode;
        }

        if (succ == null) {
            last = pred;
        } else {
            pred.next = succ;
            succ.prev = pred;
        }

        size += numNew;
        modCount++;
        return true;
    }

 

 删除：

    /**
     * Removes and returns the first element from this list. 移除第一个元素
     *
     * @return the first element from this list 返回被移除的第一个元素
     * @throws NoSuchElementException if this list is empty
     */
    public E removeFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkFirst(f);
    }

    /**
     * Removes and returns the last element from this list. 移除最后一个元素
     *
     * @return the last element from this list 返回被移除的第一个元素
     * @throws NoSuchElementException if this list is empty
     */
    public E removeLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkLast(l);
    }




   /**
     * Removes all of the elements from this list.
     * 清空链表中的所有元素(也就是清空链表中的所有节点(节点的item、next、prev))
     * The list will be empty after this call returns.
     */
    public void clear() {
        // Clearing all of the links between nodes is "unnecessary", but:
        // - helps a generational GC if the discarded nodes inhabit
        //   more than one generation
        // - is sure to free memory even if there is a reachable Iterator
        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++;
    }

    /**
     * Removes and returns the first element from this list. 移除第一个元素
     *
     * @return the first element from this list 返回被移除的第一个元素
     * @throws NoSuchElementException if this list is empty
     */
    public E removeFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkFirst(f);
    }

    /**
     * Removes and returns the last element from this list. 移除最后一个元素
     *
     * @return the last element from this list 返回被移除的第一个元素
     * @throws NoSuchElementException if this list is empty
     */
    public E removeLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkLast(l);
    }

 

 

 查询：

 /**
     * Returns the element at the specified position in this list.
     *
     * @param index index of the element to return
     * @return 返回链表中指定索引位置的元素 the element at the specified position in this list
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;//返回指定节点指针所指向的值
    }

/**
     * Returns the (non-null) Node at the specified element index.返回指定元素索引处的(非空)节点。
     */
    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(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;
        }
    }

 

 /**
     * Returns the first element in this list.
     * 返回LinkedList中的第一个节点的指针所指向的值。
     *
     * @return 返回LinkedList中的第一个元素。
     * @throws NoSuchElementException 如果这个链表为空，则抛出这个异常
     */
    public E getFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null) {
            throw new NoSuchElementException();
        }
        return f.item;//返回第一个节点的指针所指向的值
    }

    /**
     * Returns the last element in this list.
     *
     * @return 返回LinkedList中的最后一个节点的指针所指向的值。
     * @throws NoSuchElementException if this list is empty
     */
    public E getLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return l.item;//返回最后一个节点的指针所指向的值
    }

 

LinkedList作为堆栈的时候：

   /**
     * Pushes an element onto the stack represented by this list.  In other
     * words, inserts the element at the front of this list.
     * 将元素推入此列表所表示的堆栈。换句话说，就是在此链表的开头插入元素
     * <p>This method is equivalent to {@link #addFirst}.
     *
     * @param e the element to push
     * @since 1.6
     */
    public void push(E e) {
        addFirst(e);
    }

    /**
     * Pops an element from the stack represented by this list.  In other
     * words, removes and returns the first element of this list.
     *  从这个列表表示的堆栈中弹出一个元素，换句话说，就是移除并返回此列表的第一个元素。
     * <p>This method is equivalent to {@link #removeFirst()}.
     *
     * @return the element at the front of this list (which is the top
     *         of the stack represented by this list)
     * @throws NoSuchElementException if this list is empty
     * @since 1.6
     */
    public E pop() {
        return removeFirst();
    }

 

 

 

 set方法：替换元素

    /**
     * Replaces the element at the specified position in this list with the
     * specified element.
     * 将列表中指定位置的元素替换为指定元素。
     *
     * @param index index of the element to replace
     * @param element element to be stored at the specified position
     * @return the element previously at the specified position
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    public E set(int index, E element) {
        checkElementIndex(index);
        Node<E> x = node(index);
        E oldVal = x.item;
        x.item = element;
        return oldVal;
    }

 

 将LinkedList转为数组：

    /**
     *
     * @return 返回链表中按照顺序排列的一个数组
     */
    public Object[] toArray() {
        Object[] result = new Object[size];
        int i = 0;
        //遍历链表中的所有节点，并且将节点所指向的值存放到数组中
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
            result[i++] = x.item;
        }
        return result;
    }

 

 

 序列化和反序列化：

   /**
     * Saves the state of this {@code LinkedList} instance to a stream (that is, serializes it).
     * 将链表的实例状态保存到一个流中。也就是将链表序列化成一个流。
     * @serialData The size of the list (the number of elements it
     *             contains) is emitted (int), followed by all of its
     *             elements (each an Object) in the proper order.
     */
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException {
        // Write out any hidden serialization magic
        s.defaultWriteObject();

        // Write out size
        s.writeInt(size);

        // Write out all elements in the proper order.
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
            s.writeObject(x.item);
    }

    /**
     * Reconstitutes this {@code LinkedList} instance from a stream (that is, deserializes it).
     * 从流中重新构造这个实例。也就是将 流反序列化成链表(LinkedList)实例
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
        // Read in any hidden serialization magic
        s.defaultReadObject();

        // Read in size
        int size = s.readInt();

        // Read in all elements in the proper order.
        for (int i = 0; i < size; i++)
            linkLast((E)s.readObject());
    }