Java基础之LinkedList源码解析

Java集合源码解析系列

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LinkedList

public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable { transient int size = 0; /** * Node用于存储具体的数据 */ transient Node<E> first; transient Node<E> last; /** * Node中的item用于存储具体的数据 * Node中还保存了前一个节点和后一个节点 * 所以LinkedList是通过双向链表来实现的 */ 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; } } /** * LinkedList默认实现是空的 */ public LinkedList() { } /** * 添加数据 */ public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; } /** * 添加的数据插入到末尾 */ 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++; } /** * 数据插入到头部 */ 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++; } /** * 获取头节点，而first始终指向头节点 */ public E getFirst() { final Node<E> f = first; if (f == null) throw new NoSuchElementException(); return f.item; } /** * 获取尾部节点，last始终指向尾部节点 */ public E getLast() { final Node<E> l = last; if (l == null) throw new NoSuchElementException(); return l.item; } /** * 删除数据，也就是删除节点 * 可以看出LinkedList里面可以存储null */ 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; } /** * 删除指定位置的节点 */ public E remove(int index) { checkElementIndex(index); return unlink(node(index)); } /** * 获取指定位置节点的方法 */ Node<E> node(int index) { // 这里先判断index的位置是在前半段还是后半段，从而减少循环遍历查找的次数，优化性能 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; } } /** * 删除节点 */ 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; // 每次删除节点都要更新头节点和尾部节点 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; } /** * 检查下标是否越界，这里就是抛出IndexOutOfBoundsException的地方 */ private void checkElementIndex(int index) { if (!isElementIndex(index)) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); } /** * 检查是否包含某个元素 */ public boolean contains(Object o) { return indexOf(o) != -1; } /** * 获取LinkedList的元素数量 */ public int size() { return size; } /** * 默认添加到链表尾部 */ public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; } /** * 插入节点到指定位置 */ public void add(int index, E element) { checkPositionIndex(index); if (index == size) linkLast(element); else linkBefore(element, node(index)); } /** * 找出元素在链表中的位置 */ public int indexOf(Object o) { int index = 0; if (o == null) { for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { if (x.item == null) return index; index++; } } else { for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { if (o.equals(x.item)) return index; index++; } } return -1; } /** * 从1.5版本开始LinkedList增加了poll、peek等方法，因此LinkedList可以作为队列来使用 */ public E peek() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : f.item; } public E poll() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : unlinkFirst(f); } public E remove() { return removeFirst(); } /** * 从1.6版本开始，增加了push和pop方法，因此LinkedList可以作为栈来使用 */ public void push(E e) { addFirst(e); } public E pop() { return removeFirst(); } /** * LinkedList也提供了toArray方法 */ 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; } }

• LinkedList底层是用双向链表实现的，插入数据比较快，复杂度为O(1)，但是对于查找和删除复杂度为O(n)（这跟直接删除节点不一样，需要先根据值遍历找到这个节点）
• 从1.5版本开始LinkedList增加了poll、peek等方法，因此LinkedList可以作为队列来使用；从1.6版本开始，增加了push和pop方法，因此LinkedList也可以作为栈来使用
• 当然，LinkedList可以保证插入元素的顺序，并且可以选择插入的顺序，默认add方法是插入到队尾
• 可以看出，LinkedList没有大小限制，默认的构造函数实现也是空的，因此不存在容量不够的情况，也没有扩容方法
• LinkedList不是线程安全的，只能用于单线程环境

以上是基于Java1.8并且只介绍了常用的一些方法的原理，详细的LinkedList源码请查看：LinkedList源码

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