第三章 LinkedList源码解析

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、[b]LinkedList的创建[/b]

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。

[b][b]2.3、获取LinkedList中的单个对象（get(int index)）[/b][/b]

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[b][b][b]LinkedList中[/b][/b]指定索引的节点的数据：set(int index, E element)[/b]

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[b][b][b]LinkedList[/b][/b]中的对象[/b]

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（[b]contains(E)）[/b]

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[b]LinkedList中的对象（iterator()）[/b]

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