一，LinkedList类结构
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
通过LinkedList实现的接口可知，其支持队列操作，双向列表操作，能被克隆，支持序列化。
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。
二，LinkedList重要的成员变量
transient int size = 0; //结点数
transient Node<E> first; //队头
transient Node<E> last; //队尾
三，LinkedList的内部类Node
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;
}
}
四，添加元素方法addFirst
//头插入，在列表首部插入节点值e
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
linkFirst方法如下。
//头插入，即将节点值为e的节点设置为链表首节点
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first;
//构建一个prev值为null,节点值为e,next值为f的新节点newNode
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
//将newNode作为首节点
first = newNode;
//如果原首节点为null，即原链表为null，则链表尾节点也设置为newNode
if (f == null)
last = newNode;
else //否则，原首节点的prev设置为newNode
f.prev = newNode;
size++;
modCount++;
}
五，添加元素方法addLast
public void addLast(E e) { //在尾部插入元素，该方法等价于add方法。
linkLast(e);
}
linkLast方法如下。
//尾插入，即将节点值为e的节点设置为链表的尾节点
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
//构建一个prev值为l,节点值为e,next值为null的新节点newNode
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
//将newNode作为尾节点
last = newNode;
//如果原尾节点为null，即原链表为null，则链表首节点也设置为newNode
if (l == null)
first = newNode;
else //否则，原尾节点的next设置为newNode
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
六，添加元素方法add
//尾插入，在列表尾部插入节点值e
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
可以看到该方法调用了linkLast方法进行添加元素。
七，添加元素方法addAll
/**
* 按照指定collection的迭代器所返回的元素顺序，将该collection中的所有元素添加到此链表的尾部
* 如果指定的集合添加到链表的尾部的过程中，集合被修改，则该插入过程的后果是不确定的。
* 一般这种情况发生在指定的集合为该链表的一部分，且其非空。
* @throws NullPointerException 指定集合为null
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
//从指定的位置开始，将指定collection中的所有元素插入到此链表中，新元素的顺序为指定collection的迭代器所返回的元素顺序
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
checkPositionIndex(index); //index >= 0 && index <= size
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
if (numNew == 0)
return false;
Node<E> pred, succ; //succ指向当前需要插入节点的位置，pred指向其前一个节点
if (index == size) { //说明在列表尾部插入集合元素
succ = null;
pred = last;
} else {
succ = node(index); //得到索引index所对应的节点
pred = succ.prev;
}
//指定collection中的所有元素依次插入到此链表中指定位置的过程
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings(\"unchecked\") E e = (E) o;
//将元素值e，前继节点pred“封装”为一个新节点newNode
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
if (pred == null) //如果原链表为null，则新插入的节点作为链表首节点
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
pred = newNode; //pred指针向后移动，指向下一个需插入节点位置的前一个节点
}
//集合元素插入完成后，与原链表index位置后面的子链表链接起来
if (succ == null) { //说明之前是在列表尾部插入的集合元素
last = pred; //pred指向的是最后插入的那个节点
} else {
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
八，添加元素方法add(int index, E element)
//将指定的元素(E element)插入到列表的指定位置(index)
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index); //index >= 0 && index <= size
if (index == size)
linkLast(element); //尾插入
else
linkBefore(element, node(index)); //中间插入
}
//中间插入，在非空节点succ之前插入节点值e
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
final Node<E> pred = succ.prev;
//构建一个prev值为succ.prev,节点值为e,next值为succ的新节点newNode
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
//设置newNode为succ的前节点
succ.prev = newNode;
//如果succ.prev为null，即如果succ为首节点，则将newNode设置为首节点
if (pred == null)
first = newNode;
else //如果succ不是首节点
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
在public void add(int index, E element)中使用到Node<E> node(int index)这个方法。
此方法是返回某个index对应的结点，在遍历链表之前，先通过if (index < (size >> 1))来判断index是否在链表的前半部分，如果在前半部分，则通过first向后遍历，也就是从前往后遍历，否则从last结点往前遍历，此种获取结点的方式避免了每次都从头遍历的弊端，也就是加快了获取速度。
Node<E> node(int index) 方法如下。
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;
}
}
九，LinkedList删除元素方法
//移除首节点，并返回该节点的元素值
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
//删除非空的首节点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; //将原首节点的next节点设置为首节点
if (next == null) //如果原链表只有一个节点，即原首节点，删除后，链表为null
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
//移除尾节点，并返回该节点的元素值
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
//删除非空的尾节点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; //将原尾节点的prev节点设置为尾节点
if (prev == null) //如果原链表只有一个节点,则删除后，链表为null
first = null;
else
prev.next = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
//移除此列表中指定位置上的元素
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index); //index >= 0 && index < size
return unlink(node(index));
}
//删除非空节点x
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;
if (prev == null) { //如果被删除节点为头节点
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) { //如果被删除节点为尾节点
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null; // help GC
size--;
modCount++;
return element;
}
//移除列表中首次出现的指定元素(如果存在)，LinkedList中允许存放重复的元素
public boolean remove(Object o) {
//由于LinkedList中允许存放null，因此下面通过两种情况来分别处理
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { //顺序访问
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;
}
//清除列表中所有节点
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++;
}
十，LinkedList获取元素
//返回列表首节点元素值
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null) //如果首节点为null
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
//返回列表尾节点元素值
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null) //如果尾节点为null
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
//判断列表中是否包含有元素值o，返回true当列表中至少存在一个元素值e，使得(o==null?e==null:o.equals(e))
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
//返回指定索引处的元素值
public E get(int index) {
checkElementIndex(index); //index >= 0 && index < size
return node(index).item; //node(index)返回指定索引位置index处的节点
}
//返回指定索引位置的节点
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
//折半思想，当index < size/2时，从列表首节点向后查找
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else { //当index >= size/2时，从列表尾节点向前查找
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
//正向查找，返回LinkedList中元素值Object o第一次出现的位置，如果元素不存在，则返回-1
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
//由于LinkedList中允许存放null，因此下面通过两种情况来分别处理
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { //顺序向后
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;
}
//逆向查找，返回LinkedList中元素值Object o最后一次出现的位置，如果元素不存在，则返回-1
public int lastIndexOf(Object o) {
int index = size;
//由于LinkedList中允许存放null，因此下面通过两种情况来分别处理
if (o == null) {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) { //逆向向前
index--;
if (x.item == null)
return index;
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (o.equals(x.item))
return index;
}
}
return -1;
}
十一，LinkedList的Queue操作
//获取但不移除此队列的头；如果此队列为空，则返回 null
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
//获取但不移除此队列的头；如果此队列为空，则抛出NoSuchElementException异常
public E element() {
return getFirst();
}
//获取并移除此队列的头，如果此队列为空，则返回 null
public E poll() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
//获取并移除此队列的头，如果此队列为空，则抛出NoSuchElementException异常
public E remove() {
return removeFirst();
}
//将指定的元素值(E e)插入此列表末尾
public boolean offer(E e) {
return add(e);
}
十二， LinkedList的双端队列操作
//获取但不移除此队列的头；如果此队列为空，则返回 null
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
//获取但不移除此队列的头；如果此队列为空，则抛出NoSuchElementException异常
public E element() {
return getFirst();
}
//获取并移除此队列的头，如果此队列为空，则返回 null
public E poll() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
//获取并移除此队列的头，如果此队列为空，则抛出NoSuchElementException异常
public E remove() {
return removeFirst();
}
//将指定的元素值(E e)插入此列表末尾
public boolean offer(E e) {
return add(e);
}
// Deque operations
//将指定的元素插入此双端队列的开头
public boolean offerFirst(E e) {
addFirst(e);
return true;
}
//将指定的元素插入此双端队列的末尾
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);
return true;
}
//获取，但不移除此双端队列的第一个元素；如果此双端队列为空，则返回 null
public E peekFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
//获取，但不移除此双端队列的最后一个元素；如果此双端队列为空，则返回 null
public E peekLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
}
//获取并移除此双端队列的第一个元素；如果此双端队列为空，则返回 null
public E pollFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
//获取并移除此双端队列的最后一个元素；如果此双端队列为空，则返回 null
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
//将一个元素推入此双端队列所表示的堆栈（换句话说，此双端队列的头部）
public void push(E e) {
addFirst(e);
}
//从此双端队列所表示的堆栈中弹出一个元素（换句话说，移除并返回此双端队列的头部）
public E pop() {
return removeFirst();
}
//从此双端队列移除第一次出现的指定元素，如果列表中不包含次元素，则没有任何改变
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
return remove(o);
}
//从此双端队列移除最后一次出现的指定元素,如果列表中不包含次元素，则没有任何改变
public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
//由于LinkedList中允许存放null，因此下面通过两种情况来分别处理
if (o == null) {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) { //逆向向前
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
事实上，LinkedList的队列操作，最终都是转化为链表的操作。
十三，LinkedList的Fail-Fast机制
LinkedList也采用了快速失败的机制，通过记录modCount参数来实现。在面对并发的修改时，迭代器很快就会完全失败，而不是冒着在将来某个不确定时间发生任意不确定行为的风险。
十四，对addAll函数的思考
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
checkPositionIndex(index);
Object[] a = c.toArray(); //转换成array
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;
}
在addAll函数中，传入一个集合参数和插入位置，然后将集合转化为数组，然后再遍历数组，挨个添加数组的元素。
问题来了，为什么要先转化为数组再进行遍历，而不是直接遍历集合呢？从效果上两者是完全等价的，都可以达到遍历的效果。
为什么要转化为数组的问题，我的思考如下：
1. 如果直接遍历集合的话，那么在遍历过程中需要插入元素，在堆上分配内存空间，修改指针域，这个过程中就会一直占用着这个集合，考虑正确同步的话，其他线程只能一直等待。
2. 如果转化为数组，只需要遍历集合，而遍历集合过程中不需要额外的操作，所以占用的时间相对是较短的，这样就利于其他线程尽快的使用这个集合。
所以，转化为数组，是考虑到有利于提高多线程访问该集合的效率，尽可能短时间的阻塞。
版权声明
本文仅代表作者观点，不代表百度立场。
本文系作者授权百度百家发表，未经许可，不得转载。
