LinkedList源码浅析

回顾集合体系中LinkedList的源码实现，查看的源码为Android系统中的java源码实现，和JDK中的实现可能有一定区别。

成员变量
构造方法
元素节点Node
add方法
push方法
get方法
set方法
remove方法
pop方法
size方法
isEmpty方法
indexOf方法
lastIndexOf方法
contain方法
clear方法
总结

成员变量

    //存储的元素数量transient int size = 0;//队首元素节点transient Node<E> first;//队尾元素节点transient Node<E> last;

构造方法

//无参数构造public LinkedList() {}//传入集合的构造器LinkedList(Collection<? extends E> c) {this();addAll(c);//最终调用了addAll方法,后面分析}

元素节点Node

使用Node类实现双链表设计:

    private static class Node<E> {E item;//当前元素Node<E> next;//后一个节点Node<E> prev;//前一个节点Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {this.item = element;this.next = next;this.prev = prev;}}

add方法

//添加指定元素到队尾public boolean add(E e) {linkLast(e);//调用linkLast方法添加return true;}//将指定元素链接到队尾void linkLast(E e) {final Node<E> l = last;//当前的队尾元素//将当前的队尾last对象和要添加的元素e封装成newNode，使其//newNode的prev成员变量持有last对象，这样完成向前的链接final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);last = newNode;//然后将newNode赋值给last，完成队尾更新if (l == null)//如果last对象是null，说明还没有任何元素添加进来first = newNode;//直接将newNode赋值给first，也就是队首节点elsel.next = newNode;//不是null，就把last的next的引用指向newNode，完成向后的链接size++;//size自增modCount++;//修改标识自增}

在指定位置插入元素：

    //在指定的索引插入元素 public void add(int index, E element) {checkPositionIndex(index);//检查索引是否合法if (index == size)//如果index和size相同，那么直接插入队尾linkLast(element);else//如果index和size不相同，那么调用linkBefore插入linkBefore(element, node(index));}//取出指定索引存储的Node信息Node<E> node(int index) {// assert isElementIndex(index);//如果index小于size/2,那就从0遍历到index-1，返回xif (index < (size >> 1)) {Node<E> x = first;for (int i = 0; i < index; i++)x = x.next;return x;} else {//如果index大于size/2,那就从size-1向前遍历到index+1，返回xNode<E> x = last;for (int i = size - 1; i > index; i--)x = x.prev;return x;}}//在指定的节点前插入给定的元素void linkBefore(E e, Node<E> succ) {// assert succ != null;final Node<E> pred = succ.prev;//先取出节点的前一个节点对象//然后将前后节点和当前元素封装成newNode，建立双向链接final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);succ.prev = newNode;//然后把newNode赋值给被插入对象的prev引用，建立向前引用if (pred == null)//如果pred对象为null，说明到了队首，赋值给firstfirst = newNode;else//如果不为null，那么将pred的next节点赋值为newNode,完成向后引用pred.next = newNode;size++;//size自增modCount++;//修改标识自增}

在队尾添加集合的方法：

    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {return addAll(size, c);}//在指定的索引插入一个集合public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {checkPositionIndex(index);//检查索引合法性//转换为数组判断长度是否合法，为0直接返回falseObject[] a = c.toArray();int numNew = a.length;if (numNew == 0)return false;//定义向前和向后的引用    Node<E> pred, succ;if (index == size) {//如果index==size说明是要插入到队尾succ = null;//所以向后的引用就没有了pred = last;//向前的引用就是当前的last} else {//不等的话，就先取出index对应的节点succ = node(index);//向后引用直接使用该节点pred = succ.prev;//向前的引用赋值该节点的prev引用}for (Object o : a) {//循环插入的数组@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;//封装newNode对象，完成向前引用Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);if (pred == null)//如果pred是null，说明到了队首first = newNode;//将newNode直接赋值给firstelse//如果pred不为Null，那么将newNode赋值给pred.next，完成向后链接pred.next = newNode;pred = newNode;//然后将newNode赋值给pred，继续下一轮链接，直到完成}//succ为null，说明是插入队尾的,将最后的pred赋值给lastif (succ == null) {last = pred;} else {//不为Nullpred.next = succ;//pred的向后引用指向succsucc.prev = pred;//succ的向前引用指向pred}size += numNew;//size增长modCount++;//修改标识自增return true;}

push方法

push方法是将指定元素添加到队首

    public void push(E e) {addFirst(e);}public void addFirst(E e) {linkFirst(e);}//最终调用该方法将元素添加到队首   private void linkFirst(E e) {final Node<E> f = first;//取队首节点封装到newNode final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);first = newNode;//将newNode赋值到first队首if (f == null)//如果f也就是原来的队首是Null，说明没有之前没有任何元素last = newNode;//这样将newNode也赋值给lastelse//否则就把原来队首的向前引用指向newNodef.prev = newNode;size++;//size自增modCount++;//修改标识自增}

get方法

获取知道索引的元素的方法：

    public E get(int index) {checkElementIndex(index);//检测索引是否合法return node(index).item;//调用了node方法，取出节点包含的元素}

获取队首元素方法：

    public E getFirst() {final Node<E> f = first;if (f == null)//为null就抛出异常throw new NoSuchElementException();return f.item;//返回的就是first节点包含的元素}

获取队尾元素方法：

    public E getLast() {final Node<E> l = last;if (l == null)throw new NoSuchElementException();return l.item;//返回的就是last节点包含的元素}

set方法

    public E set(int index, E element) {checkElementIndex(index);//检测索引合法性Node<E> x = node(index);//取出index指向的nodeE oldVal = x.item;//取出node包含的元素x.item = element;//直接赋值新元素return oldVal;//返回旧元素}

remove方法

移除指定索引的元素的方法：

    public E remove(int index) {checkElementIndex(index);return unlink(node(index));//先调用node方法取出对应的节点,然后调用unlink方法}E unlink(Node<E> x) {// assert x != null;//取出待移除的node包含的元素,和前后的引用节点final E element = x.item;final Node<E> next = x.next;final Node<E> prev = x.prev;if (prev == null) {//如果向前引用prev为Null，说明移除的是队首元素first = next;//将向后的引用next赋值给first} else {//不为Null，就将prev的向后引用赋值next，完成向后的链接prev.next = next;x.prev = null;//原始的prev置Null}if (next == null) {//如果next为null，说明移除的是队尾last = prev;//就将prev赋值给last} else {//不是队尾就把next的向前引用赋值为prev，完成向前的链接next.prev = prev;x.next = null;//原始的next赋值为Null}x.item = null;//然后把原始的元素置nullsize--;//size自减modCount++;//修改标识自增return element;//返回旧元素}

pop方法

该方法就是移除队首元素，并返回移除的元素：

    public E pop() {return removeFirst();}public E removeFirst() {final Node<E> f = first;if (f == null)throw new NoSuchElementException();return unlinkFirst(f);}//最终调用该方法来移除队首元素private E unlinkFirst(Node<E> f) {// assert f == first && f != null;final E element = f.item;//取出包含的旧元素final Node<E> next = f.next;//取出队首的向后引用的next节点f.item = null;//将原始元素置nullf.next = null; // help GC next也置null,GC负责回收first = next;//然后队首first置为nextif (next == null)//如果next是null说明之前只包含一个元素last = null;//那么移除后last也置Nullelse//否则,将新队首向前的引用置nullnext.prev = null;size--;//size自减modCount++;//修改标识自增return element;//返回旧元素}

size方法

    public int size() {return size;//直接返回size}

isEmpty方法

该方法在抽象类AbstractCollection中定义:

    public boolean isEmpty() {return size() == 0;//最终也是判断的size}

indexOf方法

找出指定元素出现的第一个索引方法:

    public int indexOf(Object o) {int index = 0;if (o == null) {//如果o为Null，从前往后循环,找出第一个为Null的元素,返回其索引for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {if (x.item == null)return index;index++;}} else {//如果o不为Null，从前往后循环,找出第一个和O相同的元素,返回其索引for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {if (o.equals(x.item))return index;index++;}}return -1;//找不到返回-1}

lastIndexOf方法

找出指定元素出现的最后出现的索引方法:

    public int lastIndexOf(Object o) {int index = size;if (o == null) {//如果o为Null，从后往前循环，找出第一个为Null的元素,返回其索引for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {index--;if (x.item == null)return index;}} else {//如果o不为Null，从后往前循环，找出第一个和O相同的元素,返回其索引for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {index--;if (o.equals(x.item))return index;}}return -1;//找不到返回-1}

contain方法

    public boolean contains(Object o) {return indexOf(o) != -1;//其实也是调用的indexOf方法}

clear方法

    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//就是从前往后遍历,将所有的引用置为Nullfor (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;//最后将队首和队尾置nullsize = 0;//size为0modCount++;//修改标识自增}

总结

由于LinkedList为双链表设计，ArrayList本质为数组实现，因此比较ArrayList主要区别:

转自温布利往事:Java集合之LinkedList源码分析

ArrayList的空间浪费主要体现在在list列表的结尾预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗相当的空间，就存储密度来说，ArrayList是优于LinkedList的。　　
　　总之，当操作是在一列数据的后面添加数据而不是在前面或中间,并且需要随机地访问其中的元素时,使用ArrayList会提供比较好的性能，当你的操作是在一列数据的前面或中间添加或删除数据,并且按照顺序访问其中的元素时,就应该使用LinkedList了。

由于LinkedList实现了Deque双端队列接口，和List接口，因此存在功能相同的方法;
实现了Cloneable和Serializable接口;

参考文章
Java集合之LinkedList源码分析

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