LinkedList源码解析
此文已由作者赵计刚授权网易云社区发布。
欢迎访问网易云社区，了解更多网易技术产品运营经验。
一、对于LinkedList需要掌握的八点内容
LinkedList的创建：即构造器
往LinkedList中添加对象：即add(E)方法
获取LinkedList中的单个对象：即get(int index)方法
修改LinkedList中的指定索引的节点的数据set(int index, E element)
删除LinkedList中的对象：即remove(E)，remove(int index)方法
遍历LinkedList中的对象：即iterator，在实际中更常用的是增强型的for循环去做遍历
判断对象是否存在于LinkedList中：contain(E)
LinkedList中对象的排序：主要取决于所采取的排序算法（以后讲）
二、源码分析
2.1、LinkedList的创建
实现方式：
List<String> strList0 = new LinkedList<String>();
源代码：在读源代码之前，首先要知道什么是环形双向链表，参考《算法导论（第二版）》P207
private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null);//底层是双向链表，这时先初始化一个空的header节点
private transient int size = 0;//链表中的所存储的元素个数
/**
* 构造环形双向链表
*/
public LinkedList() {
header.next = header.previous = header;//形成环形双向链表
}Entry是LinkedList的一个内部类：
/**
* 链表节点
*/
private static class Entry<E> {
E element; //链表节点所存储的数据
Entry<E> next; //当前链表节点的下一节点
Entry<E> previous; //当前链表节点的前一个节点
Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {
this.element = element;
this.next = next;
this.previous = previous;
}
}执行完上述的无参构造器后：形成的空环形双向链表如下：
其中，左上角为previous，右下角为next
2.2、往LinkedList中添加对象（add(E e)）
实现方式：
strList0.add("hello");源代码：
/**
* 在链表尾部增加新节点，新节点封装的数据为e
*/
public boolean add(E e) {
addBefore(e, header);//在链表尾部增加新节点，新节点封装的数据为e
return true;
} /*
* 在链表指定节点entry后增加新节点，新节点封装的数据为e
*/
private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {
Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);
newEntry.previous.next = newEntry;//新节点的前一个节点的下一节点为该新节点
newEntry.next.previous = newEntry;//新节点的下一个节点的前一节点为该新节点
size++; //链表中元素个数+1
modCount++; //与ArrayList相同，用于在遍历时查看是否发生了add和remove操作
return newEntry;
}在添加一个元素后的新环形双向链表如下：
在上述的基础上，再调用一次add(E)后，新的环形双向链表如下：
这里，结合着代码注释与图片去看add(E)的源代码就好。
注意：在添加元素方面LinkedList不需要考虑数组扩容和数组复制，只需要新建一个对象，但是需要修改前后两个对象的属性。
2.3、获取LinkedList中的单个对象（get(int index)）
实现方式：
strList.get(0);//注意：下标从0开始
源代码：
/**
* 返回索引值为index节点的数据，index从0开始计算
*/
public E get(int index) {
return entry(index).element;
} /**
* 获取指定index索引位置的节点（需要遍历链表）
*/
private Entry<E> entry(int index) {
//index:0~size-1
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index:"+index+", Size:"+size);
Entry<E> e = header;//头节点：既作为头节点也作为尾节点
if (index < (size >> 1)) {//index<size/2，则说明index在前半个链表中，从前往后找
for (int i = 0; i <= index; i++)
e = e.next;
} else {//index>=size/2，则说明index在后半个链表中，从后往前找
for (int i = size; i > index; i--)
e = e.previous;
}
return e;
}注意：
链表节点的按索引查找，需要遍历链表；而数组不需要。
header节点既是头节点也是尾节点
双向链表的查找，先去判断索引值index是否小于size/2，若小于，从header节点开始，从前往后找；若大于等于，从header节点开始，从后往前找
size>>1，右移一位等于除以2；左移一位等于乘以2
2.4、修改LinkedList中指定索引的节点的数据：set(int index, E element)
使用方式：
strList.set(0, "world");
源代码：
/**
* 修改指定索引位置index上的节点的数据为element
*/
public E set(int index, E element) {
Entry<E> e = entry(index);//查找index位置的节点
E oldVal = e.element;//获取该节点的旧值
e.element = element;//将新值赋给该节点的element属性
return oldVal;//返回旧值
}注意：entry(int index)查看上边
2.5、删除LinkedList中的对象
2.5.1、remove(Object o)
使用方式：
strList.remove("world")源代码：
/**
* 删除第一个出现的指定元数据为o的节点
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {//从前往后删除第一个null
//遍历链表
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (e.element == null) {
remove(e);
return true;
}
}
} else {
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (o.equals(e.element)) {
remove(e);
return true;
}
}
}
return false;
} /*
* 删除节点e
*/
private E remove(Entry<E> e) {
//header节点不可删除
if (e == header)
throw new NoSuchElementException();
E result = e.element;
//调整要删除节点的前后节点的指针指向
e.previous.next = e.next;
e.next.previous = e.previous;
//将要删除元素的三个属性置空
e.next = e.previous = null;
e.element = null;
size--;//size-1
modCount++;
return result;
}注意：
header节点不可删除
2.5.2、remove(int index)
使用方式：
strList.remove(0);
源代码：
/**
* 删除指定索引的节点
*/
public E remove(int index) {
return remove(entry(index));
}注意：
remove(entry(index))见上边
remove(Object o)需要遍历链表，remove(int index)也需要
2.6、判断对象是否存在于LinkedList中（contains(E)）
源代码：
/**
* 链表中是否包含指定数据o的节点
*/
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
} /**
* 从header开始，查找第一个出现o的索引
*/
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) {//从header开始，查找第一个出现null的索引
for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (e.element == null)
return index;
index++;
}
} else {
for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (o.equals(e.element))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}注意：
indexOf(Object o)返回第一个出现的元素o的索引
2.7、遍历LinkedList中的对象（iterator()）
使用方式：
List<String> strList = new LinkedList<String>();
strList.add("jigang");
strList.add("nana");
strList.add("nana2");
Iterator<String> it = strList.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}源代码：iterator()方法是在父类AbstractSequentialList中实现的，
public Iterator<E> iterator() {
return listIterator();
}listIterator()方法是在父类AbstractList中实现的，
public ListIterator<E> listIterator() {
return listIterator(0);
}listIterator(int index)方法是在父类AbstractList中实现的，
public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
if (index < 0 || index > size())
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index);
return new ListItr(index);
}该方法返回AbstractList的一个内部类ListItr对象
ListItr：
private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
ListItr(int index) {
cursor = index;
}上边这个类并不完整，它继承了内部类Itr，还扩展了一些其他方法（eg.向前查找方法hasPrevious()等），至于hasNext()/next()等方法还是来自于Itr的。
Itr：
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor = 0;//标记位：标记遍历到哪一个元素
int expectedModCount = modCount;//标记位：用于判断是否在遍历的过程中，是否发生了add、remove操作
//检测对象数组是否还有元素
public boolean hasNext() {
return cursor != size();//如果cursor==size，说明已经遍历完了，上一次遍历的是最后一个元素
}
//获取元素
public E next() {
checkForComodification();//检测在遍历的过程中，是否发生了add、remove操作
try {
E next = get(cursor++);
return next;
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {//捕获get(cursor++)方法的IndexOutOfBoundsException
checkForComodification();
throw new NoSuchElementException();
}
}
//检测在遍历的过程中，是否发生了add、remove等操作
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)//发生了add、remove操作,这个我们可以查看add等的源代码，发现会出现modCount++
throw new ConcurrentModificationException();
}
}注：
上述的Itr我去掉了一个此时用不到的方法和属性。
这里的get(int index)方法参照2.3所示。
三、总结
LinkedList基于环形双向链表方式实现，无容量的限制
添加元素时不用扩容（直接创建新节点，调整插入节点的前后节点的指针属性的指向即可）
线程不安全
get(int index)：需要遍历链表
remove(Object o)需要遍历链表
remove(int index)需要遍历链表
contains(E)需要遍历链表
免费领取验证码、内容安全、短信发送、直播点播体验包及云服务器等套餐
更多网易技术、产品、运营经验分享请点击。
相关文章：
【推荐】 foreach写失效的问题
【推荐】 基于容器和微服务加速迭代速度实践
【推荐】 接口文档神器Swagger（下篇）
