Java容器（三）：LinkedList源码分析

一、属性

在LinkedList中，共有三个成员变量，size，first和last

transient int size = 0; //LinkedList的大小
transient Node<E> first; //链表中第一个节点
transient Node<E> last; //链表中最后一个节点

Node类是ListedList的一个内部类，其结构如下：

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;
}
}

item表示当前节点的值，next引用指向下一个节点，prev引用指向前一个节点，这就是双向链表的特征

二、构造方法

//构造一个无参
public LinkedList() {
}

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

容器第一篇总结篇说过，所有实现Collection接口的容器类，都一定有两个构造方法，一个无参，一个有参（参数为所有实现Collection的对象）

LinkedList(Collection< ? extends E> c) ：构造一个包含指定 collection 中的元素的列表，这些元素按其 collection 的迭代器返回的顺序排列

首先调用this()生成一个空的LinkedList对象，然后调用addAll，把参数的Collection添加到LinkedList中，addAll（Collection< ? extends E> c）代码如下：

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

addAll方法有两个（一参和二参）：

addAll(Collection< ? extends E> c) ： 把Collection添加到LinkedList的尾端

addAll(int index, Collection< ? extends E> c)：把Collection添加到LinkedList的index位置

在构造方法中调用一参的addAll，从而调用二参的addAll，此时index为成员变量size，即把Collection添加到LinkedList的尾端

public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
//检查index位置是否超出边界
checkPositionIndex(index);

//把Collection转为数组
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
//如果Collection为空，返回false，表示添加失败
if (numNew == 0)
return false;

//pred指向前一个节点，succ指向下一个节点
Node<E> pred, succ;
//如果在链尾添加，下一个节点为空，pred指向当前链表最后一个节点
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
} else {
/**
如果不在链尾添加，调用node（index），内部通过遍历离链表取得index位置的节点，并把succ指向index位置的节点，pred指向index位置节点的前一个节点
**/
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}

//执行插入，注意pred
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
//如果把o插入到链头
if (pred == null)
first = newNode;
else
//让index位置的前一个节点的next指向包含o的新节点
pred.next = newNode;
//把newNode节点作为pred
pred = newNode;
}

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

//增加LinkedList的大小
size += numNew;
//LinkedList用modCount变量来记录链表改变的次数
modCount++;
return true;
}

node(index)方法非常重要，LinkedList很多方法都是通过node(index)才取得index位置的节点，从而进一步操作：

例如set（int index， E e），就是要通过node（index）取得index位置的node，从而设置node.item = e；

//遍历链表从而取得index位置节点
Node<E> node(int index) { //如果index 小于 size/2 则从头开始查找
if (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 则从尾部开始查找
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}

这里是数据结构链表的内容，有数据结构基础的人完全可以看懂

三、增加方法的核心

add(E e) ：将指定元素添加到此列表的结尾

add(int index, E element)：在此列表中指定的位置插入指定的元素

当index == size时，两个方法等效，都是添加到链表的尾部

接下来看看add(int index, E element)的源码：

public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);

//当在链尾添加时，调用linkLast(element)，add(E e) 方法内部也是调用linkLast(element)
if (index == size)
linkLast(element);
else
//如果不是在链尾添加，则把element添加到index位置节点前
linkBefore(element, node(index));
}

//succ是index位置的节点
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
//pred指向要添加的位置的前一个节点
final Node<E> pred = succ.prev;
//创建一个新节点
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
//把新节点插入到index位置前
succ.prev = newNode;

//如果是在链表头部添加
if (pred == null)
first = newNode;
else
//把新节点插入到index位置前一个节点的后面，这样就把新节点插入到了index位置
pred.next = newNode;
//容量加1
size++;
//修改次数加1
modCount++;
}

除了linkBefore，linkFirst和linkLast也是其它增加方法的核心

例如addFirst内部是调用linkFirst，push()也是调用linkFirst，addLast()内部调用的是linkLast

这三个方法都比较简单，就不再叙述

四、删除方法的核心

remove(Object o)：从此列表中移除首次出现的指定元素（如果存在）

public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}

这段代码很简单，就是遍历链表，把删除掉第一次出现参数值得节点，如果找不到，返回false

remove调用了unlink(x)方法：

E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;

if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}

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

x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}

这里的删除逻辑跟数据结构中的链表的操作一样，非常简单

五、总结

总得来看，LinkedList的实现是很简单的，只要数据结构过关，完全可以自己实现一个