LinkedList源码分析

        Java集合框架实现两个两种线性表，第一种是数组的实现ArrayList，第二种则是链表的实现LinkedList。作为链表，LinkedList具有增加和删除效率高的特点，但是其也有缺点，就是无法随机访问。

        下面就结合LinkedList常用的方法对该实现的源码进行分析。

1. 概括

        LinkedList实现了List， Deque，Cloneable以及Serializable接口。说明使用LinkedList不仅可以使用基本的链表操作，同时还能使用双端队列以及栈的操作。

        LinkedList的结点实现是其内部定义的私有静态类Node。Node类代码如下:

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;
        }
    }

        很显然从这里我们能知道，LinkedList实际上是双链表的实现。

        在LlinkedList类里关键的属性有以下三个：

    transient int size = 0;
    transient Node<E> first;
    transient Node<E> last;

        size表示链表里结点的数量，first指向链表的头结点，last指向链表的尾结点。

2. 构造器

        LinkedList提供了两个构造器，一个是无参的默认构造器，没有执行任何操作，另外一个是参数为Collection子类的构造器，该Collection子类的实际类型必须是LinkedList的泛型的子类，该构造器代码如下：

public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        return addAll(size, c);
    }

        这个构造器调用重载的addAll方法，将集合c的所有元素添加到链表的结尾。实质上是调用另外一个版本的addAll方法。下面具体展开。

        首先检查index是否合法，之后集合c变成Object数组，检查Object数组的大小，如果为0则添加失败。之后找到index位置的链表，从index位置开始插入，最后连接上原本的链表结点。

public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        //检查下标是否合法
        checkPositionIndex(index);
    //将集合c转换成Object数组
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
    //检查Object数组长度，如果为0说明没有需要添加的元素
        if (numNew == 0)
            return false;
    //succ指向下标对应的结点，pred则是succ的前驱
        Node<E> pred, succ;
    //如果下标正好是链表长度，则
        if (index == size) {
            succ = null;
            pred = last;
        } else {
            //调用node方法返回特定下标的结点，查找方法首先根据下标是否超过链表长度一半，超过或者等于链表长度一半
            //则从尾结点last开始，从尾向index查找，如果没有超过链表长度一半，则从头结点first开始，从头向index找
            succ = node(index);
            pred = succ.prev;
        }
    //开始将Obejct数组的元素插入到index之后，首先new一个新的结点，其后继是pred，之后检查pred如果是空，说明此时newNode是头结点(?)，如果pred非空
    //则按照如图2.1的方式连接双链表的两个结点，一直循环直到Object数组里的元素都被连接上。
        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;
        }
    //如果succ为空，说明是在链表的结尾插入集合里的所有元素，则last指向pred
        if (succ == null) {
            last = pred;
        } else {
   //否则直接连接之前链表里的元素
            pred.next = succ;
            succ.prev = pred;
        }
    //修改链表的长度
        size += numNew;
    //
        modCount++;
        return true;
    }

 

3. add方法

        add方法有两个重载的版本，一个是只有一个泛型参数的版本，也是最常用的版本，另外一个是往特定位置index插入的版本，下面分析最常用的版本。

        add(E e)方法将元素用尾插法插入到链表的结尾。首先new一个前驱为last的新节点newNode，之后last指向新的尾结点newNode，最后检查之前的尾结点如果为空，则新生成的结点作为头结点，否则将原本的尾结点的后继指向newNode，并给链表的长度加一

public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }
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++;
    }

 

4. get与contains方法

        许多人在使用LinkedList的时候以为其实现的get方法能随机访问，实际上LinkedList实现的get方法还是要遍历链表，其代码如下:

public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }

        首先检查下标是否合法，合法的话调用之前分析addAll时出现过的方法node(int index)，这个方法返回特定下标的结点，根据下标是否超过链表大小的一半来决定，之前已经分析过了，就不再赘述。故在需要大量随机访问的情况下，还是推荐使用ArrayList实现，当然，如果链表长度不是很长，那也无所谓。

        contains方法当链表里存在参数指定的对象时返回true，这里的存在，指的是在参数对象o非空的情况下，存在至少一个链表结点里的item能使得o.equals(item)为真。contains方法本质上是调用indexOf方法，即返回特定元素被保存在链表结点的下标，indexOf方法如果找不到则返回-1。

5. remove方法

        remove方法删除一个与参数相同的元素，准确的说是在链表里删除下标最小的与参数相同的元素。

        删除的方法是从头向尾遍历链表，找到首次出现的，与参数相同的元素，调用unlink方法，在双链表中断开一个结点(具体过程比较简单就不展开了)，之后将被删除的元素存在的结点的item置为null，并返回被删除的元素。