LinkedList源码分析（基于JDK8）

LinkedList简介

LinkedList 是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。

LinkedList 实现 List 接口，能对它进行队列操作。

LinkedList 实现 Deque 接口，即能将LinkedList当作双端队列使用。

LinkedList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能克隆。

LinkedList 实现java.io.Serializable接口，这意味着LinkedList支持序列化，能通过序列化去传输。

LinkedList 是非同步的。

LinkedList相对于ArrayList来说，是可以快速添加，删除元素，ArrayList添加删除元素的话需移动数组元素，可能还需要考虑到扩容数组长度。

LinkedList属性

LinkedList本身的 的属性比较少，主要有三个，一个是size，表名当前有多少个节点；一个是first代表第一个节点；一个是last代表最后一个节点。

public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable{
//当前有多少个节点
transient int size = 0;
//第一个节点
transient Node<E> first;
//最后一个节点
transient Node<E> last;
//省略内部类和方法。。
}

LinkedList构造方法

默认构造方法是空的，什么都没做，表示初始化的时候size为0，first和last的节点都为空：

public LinkedList() {
}

另一个构造方法是带Collection值得对象作为入参的构造函数的，下面是执行逻辑：

1）使用this（）调用默认的无参构造函数。

2）调用addAll（）方法，传入当前的节点个数size，此时size为0，并将collection对象传递进去

3）检查index有没有数组越界的嫌疑

4）将collection转换成数组对象a

5）循环遍历a数组，然后将a数组里面的元素创建成拥有前后连接的节点，然后一个个按照顺序连起来。

6）修改当前的节点个数size的值

7）操作次数modCount自增1.

下面是实现的源代码：

默认构造函数

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

调用带参数的addAll方法

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

将collection对象转换成数组链表

public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
checkPositionIndex(index);

Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
if (numNew == 0)
return false;

Node<E> pred, succ;
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
} else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}

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;
}

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

size += numNew;
modCount++;
return true;
}

add方法

 add(E e)方法

该方法直接将新增的元素放置链表的最后面，然后链表的长度（size）加1，修改的次数（modCount）加1

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++;
}

add(int index, E element)方法

指定位置往数组链表中添加元素

1）检查添加的位置index 有没有小于等于当前的长度链表size，并且要求大于0

2）如果是index是等于size，那么直接往链表的最后面添加元素，相当于调用add(E e)方法

3）如果index不等于size，则先是索引到处于index位置的元素，然后在index的位置前面添加新增的元素。

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

if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}

把索引到的元素添加到新增的元素之后

void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
final Node<E> pred = succ.prev;
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
succ.prev = newNode;
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}

get方法

get方法

首先是判断索引位置有没有越界，确定完成之后开始遍历链表的元素，那么从头开始遍历还是从结尾开始遍历呢，这里其实是要索引的位置与当前链表长度的一半去做对比，如果索引位置小于当前链表长度的一半，否则从结尾开始遍历

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

遍历链表元素

Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);

if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}

getfirst方法

直接将第一个元素返回

public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}

getlast方法

直接将最后一个元素返回

public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}

remove方法

remove（）方法

remove方法本质调用的还是removeFirst方法

public E remove() {
return removeFirst();
}

removeFirst（）方法

移除第一个节点，将第一个节点置空，让下一个节点变成第一个节点，链表长度减1，修改次数加1，返回移除的第一个节点。

public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}

private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final Node<E> next = f.next;
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next;
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}

removeLast（）方法

移除最后一个节点，将最后一个节点置空，最后一个节点的上一个节点变成last节点，，链表长度减1，修改次数加1，返回移除的最后一个节点。

public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}

private E unlinkLast(Node<E> l) {
// assert l == last && l != null;
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev;
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
last = prev;
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
size--;
modCount++;
return element;
}

remove（int index）方法

先是检查移除的位置是否在链表长度的范围内，如果不在则抛出异常，根据索引index获取需要移除的节点，将移除的节点置空，让其上一个节点和下一个节点对接起来。

public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}

set方法

检查设置元素位然后置是否越界，如果没有，则索引到index位置的节点，将index位置的节点内容替换成新的内容element，同时返回旧值。

public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}

clear方法

将所有链表元素置空，然后将链表长度修改成0，修改次数加1

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
for (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;
size = 0;
modCount++;
}

push和pop方法

push其实就是调用addFirst(e)方法，pop调用的就是removeFirst()方法。

toArray方法

创建一个Object的数组对象，然后将所有的节点都添加到Object对象中，返回Object数组对象。

public Object[] toArray() {
Object[] result = new Object[size];
int i = 0;
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
return result;
}

listIterator方法

这个方法返回的是一个内部类ListIterator，用户可以使用这个内部类变量当前的链表元素，但是由于LinkedList也是非线程安全的类，所以和上一篇文章中的ArrayList源码分析(基于JDK8)  Iterator一样，多线程下面使用，也可能会产生多线程修改的异常。

public ListIterator<E> listIterator(int index) {
checkPositionIndex(index);
return new ListItr(index);
}