Java源码初学_LinkedList

Posted 2020-08-10

一.LinkedList的内部数据结构

　　LinkedList底层是一个链表的数据结构,采用的是双向链表,基本的Node数据结构代码如下:

private static class Node<E> {
        E item;                //节点放置的元素
        Node<E> next;          //下一节点
        Node<E> prev;          //上一结点

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

二.LinkedList的结点的常用操作

　　在LinkedList实现List接口的一系列方法的时候,底层是通过一系列结点操作,完成对于LinkedList的方法的实现,操作代码如下:

    /**
     * 将一个元素链接到链表的开头
     */
    private void linkFirst(E e) {
        final Node<E> f = first;
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
        first = newNode;
        if (f == null)
            last = newNode;
        else
            f.prev = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

    /**
     * 将元素e链接到链表的末端
     */
    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++;
    }

    /**
     * 将一个元素链接到指定结点的前面
     */
    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++;
    }

    /**
     * 将一个first结点解除关联
     */
    private E unlinkFirst(Node<E> f) {
        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;
    }

    /**
     * 将一个last结点解除关联
     */
    private E unlinkLast(Node<E> l) {
        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;
    }

    /**
     * 将一个结点x解除链接
     */
    E unlink(Node<E> x) {
        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;
    }

三.LinkedList的addAll方法

　　插入一个Collection类型的元素的时候,需要先将Collection元素转化为数组类型的元素,然后对于数组中的每一个元素进行遍历,建立一系列结点,并将结点相互连接,然后与原来的结点相互连接.

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) {  //表示在链表末尾添加
            succ = null;
            pred = last;
        } else {             //在链表中间添加   
            succ = node(index);//获取在当前索引位置的元素
            pred = succ.prev;//pred--记录当前索引位置的元素的前面的一个元素
        }

        for (Object o : a) {
            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;  
            Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null); //在当前索引位置的元素前面添加元素
            if (pred == null)         //前面没有元素,说明插入的节点是链表的第一个元素
                first = newNode;     
            else                     //前面节点的next指向当前节点
                pred.next = newNode;
            pred = newNode;         //pred指向当前节点为下一次赋值做准备
        }

        if (succ == null) {     //插入前,索引处没有元素
            last = pred;       
        } else {                 
            pred.next = succ;
            succ.prev = pred;
        }

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

四.remove操作

　　remove操作通过对于链表结点进行遍历,如果结点的元素等于参数的元素,则调用unlink方法,将结点的关系解除.

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;
    }

五.clear方法

　　通过对于链表的所有的元素进行遍历,并且将遍历到的元素的所有属性设为null,交给垃圾回收器处理.

public void clear() {
        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++;
    }

六.get方法

　　get方法是LinkedList获取某一索引处的元素的方法,由于链表的数据结构查询比较慢,因此通常不推荐对于LinkedList类型的数据结构调用一系列get方法.但是LinkedList数据结构本身对于get方法进行了优化,当索引大于中间索引的时候,从最后一个元素开始查询.当索引小于中间索引的时候,从第一个元素开始查询.

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

        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;//从首结点开始查询
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;//从末尾结点开始查询
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }