五、LinkedList 内部结构以及基本元素声明
- LinkedList内部结构是一个双向链表，具体示意图如下
每一个链表都是一个Node节点，由三个元素组成
private static class Node<E> { // Node节点的元素 E item; // 指向下一个元素 Node<E> next; // 指向上一个元素 Node<E> prev; // 节点构造函数 Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } }
first 节点也是头节点， last节点也是尾节点
- LinkedList 中有三个元素，分别是
transient int size = 0; // 链表的容量
transient Node<E> first; // 指向第一个节点transient Node<E> last; // 指向最后一个节点
- LinkedList 有两个构造函数，一个是空构造函数，不添加任何元素，一种是创建的时候就接收一个Collection集合。
/**
* 空构造函数
*/
public LinkedList() {}
/**
* 创建一个包含指定元素的构造函数
*/
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
六、LinkedList 具体源码分析
前言: 此源码是作者根据上面的代码示例一步一步跟进去的，如果有哪些疑问或者讲的不正确的地方，请与作者联系。
添加
添加的具体流程示意图：
包括方法有：
- add(E e)
- add(int index, E element)
- addAll(CollectionE> c)
- addAll(int index, CollectionE> c)
- addFirst(E e)
- addLast(E e)
- offer(E e)
- offerFirst(E e)
- offerLast(E e)
下面对这些方法逐个分析其源码：
add(E e) ：
// 添加指定元素至list末尾
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
// 真正添加节点的操作
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
// 生成一个Node节点
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); last = newNode;
// 如果l = null，代表的是第一个节点，所以这个节点即是头节点
// 又是尾节点
if (l == null)
first = newNode;
else
// 如果不是的话，那么就让该节点的next 指向新的节点
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
- 比如第一次添加的是111，此时链表中还没有节点，所以此时的尾节点last 为null, 生成新的节点，所以 此时的尾节点也就是111，所以这个 111 也是头节点，再进行扩容，修改次数对应增加
- 第二次添加的是 222， 此时链表中已经有了一个节点，新添加的节点会添加到尾部，刚刚添加的111 就当作头节点来使用，222被添加到111的节点后面。
add(int index,E e) :
/**
*在指定位置插入指定的元素
*/
public void add(int index, E element) {
// 下标检查
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
// 如果需要插入的位置和链表的长度相同，就在链表的最后添加
linkLast(element);
else
// 否则就链接在此位置的前面
linkBefore(element, node(index));
}
// 越界检查
private void checkPositionIndex(int index) {
if (!isPositionIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
// 判断参数是否是有效位置(对于迭代或者添加操作来说)
private boolean isPositionIndex(int index) {
return index >= 0 && index <= size;
}
// linkLast 上面已经介绍过
// 查找索引所在的节点
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;
}
}
// 在非空节点插入元素
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
// succ 即是插入位置的节点
// 查找该位置处的前面一个节点
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++;
}
- 例如在位置为1处添加值为123 的元素，首先对下标进行越界检查，判断这个位置是否等于链表的长度，如果与链表长度相同，就往最后插入，如果不同的话，就在索引的前面插入。
- 下标为1 处并不等于索引的长度，所以在索引前面插入，首先对查找 1 这个位置的节点是哪个，并获取这个节点的前面一个节点，在判断这个位置的前一个节点是否为null，如果是null，那么这个此处位置的元素就被当作头节点，如果不是的话，头节点的next 节点就指向123
addFirst(E e) :
// 在头节点插入元素
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
private void linkFirst(E e) {
// 先找到first 节点
final Node<E> f = first;
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
first = newNode;
if (f == null)
// f 为null，也就代表着没有头节点
last = newNode;
else
f.prev = newNode;
size++;
modCount++;
}
例如要添加top 元素至链表的首部，需要先找到first节点，如果first节点为null，也就说明没有头节点，如果不为null，则头节点的prev节点是新插入的节点。
addLast(E e) :
/**
* 在末尾处添加节点
*/
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
// 链接末尾处的节点
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++;
}
方法逻辑与在头节点插入基本相同
addAll(Collections c) :
/**
* 在链表中批量添加数据
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
// 越界检查
checkPositionIndex(index);
// 把集合转换为数组
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
if (numNew == 0)
return false;
Node<E> pred, succ;
// 直接在末尾添加，所以index = size
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
} else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
// 遍历每个数组
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
// 先对应生成节点，再进行节点的链接
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;
}
Collection<String> collec = Arrays.asList("123","213","321");
list.addAll(collec);
- 例如要插入一个Collection为123,213,321 的集合，没有指定插入元素的位置，默认是向链表的尾部进行链接，首先会进行数组越界检查，然后会把集合转换为数组，在判断数组的大小是否为0，为0返回，不为0，继续下面操作
- 因为是直接向链尾插入，所以index = size，然后遍历每个数组，首先生成对应的节点，在对节点进行链接，因为succ 是null，此时last 节点 = pred，这个时候的pred节点就是遍历数组完成后的最后一个节点
- 然后再扩容数组，增加修改次数
addAll(Collections c) : 这个方法的源码同上
offer也是对元素进行添加操作，源码和add方法相同
offerFirst(E e)和addFirst(E e) 源码相同
offerLast(E e)和addLast(E e) 源码相同)
push(E e) 和addFirst(E e) 源码相同
后记 : 笔者才疏学浅，如果有哪处错误产生误导，请及时与笔者联系更正，一起共建积极向上的it氛围
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