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LinkedList.md

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LinkedList 源码分析

源码分析基于 jdk-11.0.1

本文重点

➕添加元素

➖删除元素


一、扩展关系

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

LinkedList 继承至 AbstractSequentialList表现其具有连续性,同时实现了线性的 List 和双端的 DequeLinkedList 底层实现就是双向链表。

二、源码分析

重点属性

// 记录元素数量
transient int size = 0;
// 记录链表更改的次数
protected transient int modCount = 0;
// 指向头节点
transient Node<E> first;
// 指向尾节点
transient Node<E> last;

// 链表中的每个节点
private static class Node<E> {
    // 节点中存放的元素
    E item;
    // 前驱节点
    Node<E> next;
    // 后继节点
    Node<E> prev;

    // 节点内唯一的方法(构造方法)来注入元素、前驱节点、后继节点
    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

2.1、添加元素

添加元素到链表尾部

public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}

// 默认将元素添加到双向链表的尾部
void linkLast(E e) {
    // 将原来的最后一个节点存储起来
    final Node<E> l = last;
    // 实例化一个新的节点,也就是被链入的节点,
    // 并通过Node唯一的构造方法注入前驱节点和元素
    // (因为它被链入尾部,所以后面是没有节点的)
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    // 将新构建的节点链入尾部
    last = newNode;
    // 如果链表为空,那么它也是头节点
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode; // 否则,刚才那个节点的后继节点就是这个新节点
    // 记录元素个数加 1
    size++;
    // 更改次数加 1
    modCount++;
}

添加元素到头部,操作与此类似。

⭐⭐⭐⭐⭐

重点:添加元素到指定index位置

public void add(int index, E element) {
    // 和 ArrayList 相似,只要遇到 index ,必做下标越界检查
    // 这也符合异常处理规范:如有异常提前抛出
    checkPositionIndex(index);
    // 如果正好是链表的尾部之后,则链入尾部
    if (index == size)
        linkLast(element);
    else
        linkBefore(element, node(index)); // 否则链入 index 位置元素的前面
}
// 在正式链表前,还需要计算index处的节点(或者说是获取index处的节点)
// 前面说过,LinkedList 实现至 List接口,它也有List线性的特性,可以进行迭代
// 这个方法有个牛逼的地方,请看下方
Node<E> node(int index) {
    // assert isElementIndex(index);
    // 判断 index “距离”哪头近,就从哪头开始遍历,这样可以节省时间
    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;
    }
}

/**
 * @param e 被链入的元素
 * @param succ index 位置的元素(下文成其为succ节点 -- 也就是新节点的后继节点)
 */
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
    // assert succ != null;
    // 获取 succ节点的前驱节点引用
    final Node<E> pred = succ.prev;
    // 构造新的、即将被链入的节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
    // 将新节点设置为succ节点的前驱节点
    succ.prev = newNode;
    
    // 以下操作就是不要忘记头节点、尾节点、size、modCount
    // 如果succ节点没有前驱节点,那么新链入的节点就是头节点
    if (pred == null)
        first = newNode;
    else
        pred.next = newNode; // 否则,将新节点设置成之前succ的前驱节点的后继节点
    size++;
    modCount++;
}

图解双向链表的添加模式:

链表添加元素前

**第一步:**通过 Node<E> node(int index) 获取 succ 节点(假设index为3)

使用node(index)方法获取succ节点

**第二步:**链表添加元素

// succ 前驱节点是2节点,pred节点实际指向2节点指向的地址final Node<E> pred = succ.prev;
// 构造新的节点,同时又设置前驱节点为 pred(也就是指向2节点)、后继节点为succfinal Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
// 设置succ的前驱节点为新节点succ.prev = newNode;
④ if (pred == null) // 这里不介绍 pred 为空的情况
      first = newNode;
  else
      pred.next = newNode; // 设置 pred节点(也就是2节点)的后继节点为新节点

链入元素

⭐⭐⭐⭐⭐

重点:2.2 删除元素

public boolean remove(Object o) {
    // 分两种情况:被删除的元素为nul与不为空
    if (o == null) {
        // for 循环判断
        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;
}

// 解链方法,删除节点方法
E unlink(Node<E> x) {
    // assert x != null;
    // 被删除节点的元素
    final E element = x.item;
    // 被删除节点的后继节点
    final Node<E> next = x.next;
    // 被删除节点的前驱节点
    final Node<E> prev = x.prev;

    if (prev == null) {
        first = next;
    } else {
        prev.next = next;
        x.prev = null; // 空引用,利于GC回收“无用”的对象
    }

    if (next == null) {
        last = prev;
    } else {
        next.prev = prev;
        x.next = null; // 空引用,利于GC回收“无用”的对象
    }

    x.item = null; // 空引用,利于GC回收“无用”的对象
    size--;
    modCount++;
    return element;
}

图解删除LinkedList中的节点

假设删除是3节点(这里不介绍头结点和尾节点为空的情况)

首先获取 被删除节点x(既节点3)后继节点next(既节点4)前驱节点prev(既节点2);

然后将prev节点(2节点)的next指向next节点(4节点);

然后将next节点(4节点)的prev指向prev节点(2节点);

此时就完成,删除操作要比添加操作更为简单。

图解删除LinkedList中的节点