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LinkedList簡介
LinkedList是基于雙向循環(huán)鏈表實(shí)現(xiàn)的，除了可以當(dāng)做鏈表來操作之外，還可以當(dāng)做棧、隊(duì)列和雙端隊(duì)列來使用。
LinkedList是非線程安全的。
LinkedList實(shí)現(xiàn)了Serializable接口，支持序列化，實(shí)現(xiàn)了Cloneable接口，能被克隆。
LinkedList源碼分析
package java.util;
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 鏈表的表頭，表頭不包含任何數(shù)據(jù)。Entry是個鏈表類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null);
// LinkedList中元素個數(shù)
private transient int size = 0;
// 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)：創(chuàng)建一個空的鏈表
public LinkedList() {
header.next = header.previous = header;
}
// 包含“集合”的構(gòu)造函數(shù):創(chuàng)建一個包含“集合”的LinkedList
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
// 獲取LinkedList的第一個元素
public E getFirst() {
if (size==0)
throw new NoSuchElementException();
// 鏈表的表頭header中不包含數(shù)據(jù)。
// 這里返回header所指下一個節(jié)點(diǎn)所包含的數(shù)據(jù)。
return header.next.element;
}
// 獲取LinkedList的最后一個元素
public E getLast() {
if (size==0)
throw new NoSuchElementException();
// 由于LinkedList是雙向鏈表；而表頭header不包含數(shù)據(jù)。
// 因而，這里返回表頭header的前一個節(jié)點(diǎn)所包含的數(shù)據(jù)。
return header.previous.element;
}
// 刪除LinkedList的第一個元素
public E removeFirst() {
return remove(header.next);
}
// 刪除LinkedList的最后一個元素
public E removeLast() {
return remove(header.previous);
}
// 將元素添加到LinkedList的起始位置
public void addFirst(E e) {
addBefore(e, header.next);
}
// 將元素添加到LinkedList的結(jié)束位置
public void addLast(E e) {
addBefore(e, header);
}
// 判斷LinkedList是否包含元素(o)
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
// 返回LinkedList的大小
public int size() {
return size;
}
// 將元素(E)添加到LinkedList中
public boolean add(E e) {
// 將節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)是e)添加到表頭(header)之前。
// 即，將節(jié)點(diǎn)添加到雙向鏈表的末端。
addBefore(e, header);
return true;
}
// 從LinkedList中刪除元素(o)
// 從鏈表開始查找，如存在元素(o)則刪除該元素并返回true；
// 否則，返回false。
public boolean remove(Object o) {
if (o==null) {
// 若o為null的刪除情況
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (e.element==null) {
remove(e);
return true;
}
}
} else {
// 若o不為null的刪除情況
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (o.equals(e.element)) {
remove(e);
return true;
}
}
}
return false;
}
// 將“集合(c)”添加到LinkedList中。
// 實(shí)際上，是從雙向鏈表的末尾開始，將“集合(c)”添加到雙向鏈表中。
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
// 從雙向鏈表的index開始，將“集合(c)”添加到雙向鏈表中。
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
", Size: "+size);
Object[] a = c.toArray();
// 獲取集合的長度
int numNew = a.length;
if (numNew==0)
return false;
modCount++;
// 設(shè)置“當(dāng)前要插入節(jié)點(diǎn)的后一個節(jié)點(diǎn)”
Entry<E> successor = (index==size ? header : entry(index));
// 設(shè)置“當(dāng)前要插入節(jié)點(diǎn)的前一個節(jié)點(diǎn)”
Entry<E> predecessor = successor.previous;
// 將集合(c)全部插入雙向鏈表中
for (int i=0; i<numNew; i++) {
Entry<E> e = new Entry<E>((E)a[i], successor, predecessor);
predecessor.next = e;
predecessor = e;
}
successor.previous = predecessor;
// 調(diào)整LinkedList的實(shí)際大小
size += numNew;
return true;
}
// 清空雙向鏈表
public void clear() {
Entry<E> e = header.next;
// 從表頭開始，逐個向后遍歷；對遍歷到的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行一下操作：
// (01) 設(shè)置前一個節(jié)點(diǎn)為null
// (02) 設(shè)置當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容為null
// (03) 設(shè)置后一個節(jié)點(diǎn)為“新的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)”
while (e != header) {
Entry<E> next = e.next;
e.next = e.previous = null;
e.element = null;
e = next;
}
header.next = header.previous = header;
// 設(shè)置大小為0
size = 0;
modCount++;
}
// 返回LinkedList指定位置的元素
public E get(int index) {
return entry(index).element;
}
// 設(shè)置index位置對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)的值為element
public E set(int index, E element) {
Entry<E> e = entry(index);
E oldVal = e.element;
e.element = element;
return oldVal;
}
// 在index前添加節(jié)點(diǎn)，且節(jié)點(diǎn)的值為element
public void add(int index, E element) {
addBefore(element, (index==size ? header : entry(index)));
}
// 刪除index位置的節(jié)點(diǎn)
public E remove(int index) {
return remove(entry(index));
}
// 獲取雙向鏈表中指定位置的節(jié)點(diǎn)
private Entry<E> entry(int index) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
", Size: "+size);
Entry<E> e = header;
// 獲取index處的節(jié)點(diǎn)。
// 若index < 雙向鏈表長度的1/2,則從前先后查找;
// 否則，從后向前查找。
if (index < (size >> 1)) {
for (int i = 0; i <= index; i++)
e = e.next;
} else {
for (int i = size; i > index; i--)
e = e.previous;
}
return e;
}
// 從前向后查找，返回“值為對象(o)的節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的索引”
// 不存在就返回-1
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o==null) {
for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (e.element==null)
return index;
index++;
}
} else {
for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (o.equals(e.element))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}
// 從后向前查找，返回“值為對象(o)的節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的索引”
// 不存在就返回-1
public int lastIndexOf(Object o) {
int index = size;
if (o==null) {
for (Entry e = header.previous; e != header; e = e.previous) {
index--;
if (e.element==null)
return index;
}
} else {
for (Entry e = header.previous; e != header; e = e.previous) {
index--;
if (o.equals(e.element))
return index;
}
}
return -1;
}
// 返回第一個節(jié)點(diǎn)
// 若LinkedList的大小為0,則返回null
public E peek() {
if (size==0)
return null;
return getFirst();
}
// 返回第一個節(jié)點(diǎn)
// 若LinkedList的大小為0,則拋出異常
public E element() {
return getFirst();
}
// 返回并刪除第一個節(jié)點(diǎn)
// 若LinkedList的大小為0,則返回null
public E poll() {
if (size==0)
return null;
return removeFirst();
}
// 將e添加雙向鏈表末尾
public boolean offer(E e) {
return add(e);
}
// 將e添加雙向鏈表開頭
public boolean offerFirst(E e) {
addFirst(e);
return true;
}
// 將e添加雙向鏈表末尾
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);
return true;
}
// 返回第一個節(jié)點(diǎn)
// 若LinkedList的大小為0,則返回null
public E peekFirst() {
if (size==0)
return null;
return getFirst();
}
// 返回最后一個節(jié)點(diǎn)
// 若LinkedList的大小為0,則返回null
public E peekLast() {
if (size==0)
return null;
return getLast();
}
// 刪除并返回第一個節(jié)點(diǎn)
// 若LinkedList的大小為0,則返回null
public E pollFirst() {
if (size==0)
return null;
return removeFirst();
}
// 刪除并返回最后一個節(jié)點(diǎn)
// 若LinkedList的大小為0,則返回null
public E pollLast() {
if (size==0)
return null;
return removeLast();
}
// 將e插入到雙向鏈表開頭
public void push(E e) {
addFirst(e);
}
// 刪除并返回第一個節(jié)點(diǎn)
public E pop() {
return removeFirst();
}
// 從LinkedList開始向后查找，刪除第一個值為元素(o)的節(jié)點(diǎn)
// 從鏈表開始查找，如存在節(jié)點(diǎn)的值為元素(o)的節(jié)點(diǎn)，則刪除該節(jié)點(diǎn)
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
return remove(o);
}
// 從LinkedList末尾向前查找，刪除第一個值為元素(o)的節(jié)點(diǎn)
// 從鏈表開始查找，如存在節(jié)點(diǎn)的值為元素(o)的節(jié)點(diǎn)，則刪除該節(jié)點(diǎn)
public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
if (o==null) {
for (Entry<E> e = header.previous; e != header; e = e.previous) {
if (e.element==null) {
remove(e);
return true;
}
}
} else {
for (Entry<E> e = header.previous; e != header; e = e.previous) {
if (o.equals(e.element)) {
remove(e);
return true;
}
}
}
return false;
}
// 返回“index到末尾的全部節(jié)點(diǎn)”對應(yīng)的ListIterator對象(List迭代器)
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
return new ListItr(index);
}
// List迭代器
private class ListItr implements ListIterator<E> {
// 上一次返回的節(jié)點(diǎn)
private Entry<E> lastReturned = header;
// 下一個節(jié)點(diǎn)
private Entry<E> next;
// 下一個節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的索引值
private int nextIndex;
// 期望的改變計(jì)數(shù)。用來實(shí)現(xiàn)fail-fast機(jī)制。
private int expectedModCount = modCount;
// 構(gòu)造函數(shù)。
// 從index位置開始進(jìn)行迭代
ListItr(int index) {
// index的有效性處理
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+ ", Size: "+size);
// 若 “index 小于 ‘雙向鏈表長度的一半’”，則從第一個元素開始往后查找；
// 否則，從最后一個元素往前查找。
if (index < (size >> 1)) {
next = header.next;
for (nextIndex=0; nextIndex<index; nextIndex++)
next = next.next;
} else {
next = header;
for (nextIndex=size; nextIndex>index; nextIndex--)
next = next.previous;
}
}
// 是否存在下一個元素
public boolean hasNext() {
// 通過元素索引是否等于“雙向鏈表大小”來判斷是否達(dá)到最后。
return nextIndex != size;
}
// 獲取下一個元素
public E next() {
checkForComodification();
if (nextIndex == size)
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = next;
// next指向鏈表的下一個元素
next = next.next;
nextIndex++;
return lastReturned.element;
}
// 是否存在上一個元素
public boolean hasPrevious() {
// 通過元素索引是否等于0，來判斷是否達(dá)到開頭。
return nextIndex != 0;
}
// 獲取上一個元素
public E previous() {
if (nextIndex == 0)
throw new NoSuchElementException();
// next指向鏈表的上一個元素
lastReturned = next = next.previous;
nextIndex--;
checkForComodification();
return lastReturned.element;
}
// 獲取下一個元素的索引
public int nextIndex() {
return nextIndex;
}
// 獲取上一個元素的索引
public int previousIndex() {
return nextIndex-1;
}
// 刪除當(dāng)前元素。
// 刪除雙向鏈表中的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
public void remove() {
checkForComodification();
Entry<E> lastNext = lastReturned.next;
try {
LinkedList.this.remove(lastReturned);
} catch (NoSuchElementException e) {
throw new IllegalStateException();
}
if (next==lastReturned)
next = lastNext;
else
nextIndex--;
lastReturned = header;
expectedModCount++;
}
// 設(shè)置當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為e
public void set(E e) {
if (lastReturned == header)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
lastReturned.element = e;
}
// 將e添加到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的前面
public void add(E e) {
checkForComodification();
lastReturned = header;
addBefore(e, next);
nextIndex++;
expectedModCount++;
}
// 判斷 “modCount和expectedModCount是否相等”，依次來實(shí)現(xiàn)fail-fast機(jī)制。
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
// 雙向鏈表的節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
// 包含3部分：上一節(jié)點(diǎn)，下一節(jié)點(diǎn)，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)值。
private static class Entry<E> {
// 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所包含的值
E element;
// 下一個節(jié)點(diǎn)
Entry<E> next;
// 上一個節(jié)點(diǎn)
Entry<E> previous;
/**
* 鏈表節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造函數(shù)。
* 參數(shù)說明：
* element —— 節(jié)點(diǎn)所包含的數(shù)據(jù)
* next —— 下一個節(jié)點(diǎn)
* previous —— 上一個節(jié)點(diǎn)
*/
Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {
this.element = element;
this.next = next;
this.previous = previous;
}
}
// 將節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)是e)添加到entry節(jié)點(diǎn)之前。
private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {
// 新建節(jié)點(diǎn)newEntry，將newEntry插入到節(jié)點(diǎn)e之前；并且設(shè)置newEntry的數(shù)據(jù)是e
Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);
newEntry.previous.next = newEntry;
newEntry.next.previous = newEntry;
// 修改LinkedList大小
size++;
// 修改LinkedList的修改統(tǒng)計(jì)數(shù)：用來實(shí)現(xiàn)fail-fast機(jī)制。
modCount++;
return newEntry;
}
// 將節(jié)點(diǎn)從鏈表中刪除
private E remove(Entry<E> e) {
if (e == header)
throw new NoSuchElementException();
E result = e.element;
e.previous.next = e.next;
e.next.previous = e.previous;
e.next = e.previous = null;
e.element = null;
size--;
modCount++;
return result;
}
// 反向迭代器
public Iterator<E> descendingIterator() {
return new DescendingIterator();
}
// 反向迭代器實(shí)現(xiàn)類。
private class DescendingIterator implements Iterator {
final ListItr itr = new ListItr(size());
// 反向迭代器是否下一個元素。
// 實(shí)際上是判斷雙向鏈表的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否達(dá)到開頭
public boolean hasNext() {
return itr.hasPrevious();
}
// 反向迭代器獲取下一個元素。
// 實(shí)際上是獲取雙向鏈表的前一個節(jié)點(diǎn)
public E next() {
return itr.previous();
}
// 刪除當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
public void remove() {
itr.remove();
}
}
// 返回LinkedList的Object[]數(shù)組
public Object[] toArray() {
// 新建Object[]數(shù)組
Object[] result = new Object[size];
int i = 0;
// 將鏈表中所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都添加到Object[]數(shù)組中
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next)
result[i++] = e.element;
return result;
}
// 返回LinkedList的模板數(shù)組。所謂模板數(shù)組，即可以將T設(shè)為任意的數(shù)據(jù)類型
public <T> T[] toArray(T[] a) {
// 若數(shù)組a的大小 < LinkedList的元素個數(shù)(意味著數(shù)組a不能容納LinkedList中全部元素)
// 則新建一個T[]數(shù)組，T[]的大小為LinkedList大小，并將該T[]賦值給a。
if (a.length < size)
a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(
a.getClass().getComponentType(), size);
// 將鏈表中所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都添加到數(shù)組a中
int i = 0;
Object[] result = a;
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next)
result[i++] = e.element;
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
// 克隆函數(shù)。返回LinkedList的克隆對象。
public Object clone() {
LinkedList<E> clone = null;
// 克隆一個LinkedList克隆對象
try {
clone = (LinkedList<E>) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError();
}
// 新建LinkedList表頭節(jié)點(diǎn)
clone.header = new Entry<E>(null, null, null);
clone.header.next = clone.header.previous = clone.header;
clone.size = 0;
clone.modCount = 0;
// 將鏈表中所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都添加到克隆對象中
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next)
clone.add(e.element);
return clone;
}
// java.io.Serializable的寫入函數(shù)
// 將LinkedList的“容量，所有的元素值”都寫入到輸出流中
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out any hidden serialization magic
s.defaultWriteObject();
// 寫入“容量”
s.writeInt(size);
// 將鏈表中所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都寫入到輸出流中
for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next)
s.writeObject(e.element);
}
// java.io.Serializable的讀取函數(shù)：根據(jù)寫入方式反向讀出
// 先將LinkedList的“容量”讀出，然后將“所有的元素值”讀出
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden serialization magic
s.defaultReadObject();
// 從輸入流中讀取“容量”
int size = s.readInt();
// 新建鏈表表頭節(jié)點(diǎn)
header = new Entry<E>(null, null, null);
header.next = header.previous = header;
// 從輸入流中將“所有的元素值”并逐個添加到鏈表中
for (int i=0; i<size; i++)
addBefore((E)s.readObject(), header);
}
}
總結(jié)
從源碼中可以看出LinkedList基于雙向鏈表實(shí)現(xiàn)，且頭結(jié)點(diǎn)中不存放數(shù)據(jù)。
LinkedList有兩個構(gòu)造方法，無參構(gòu)造方法直接創(chuàng)建一個僅包含頭結(jié)點(diǎn)的空鏈表，含有Collection參數(shù)的構(gòu)造方法會先調(diào)用無參構(gòu)造方法創(chuàng)建一個空鏈表，然后將Collection中的數(shù)據(jù)添加到鏈表的尾部。
LinkedList允許元素為null。
LinkedList基于鏈表實(shí)現(xiàn)，所以不存在容量不足問題，不考慮擴(kuò)容。
LinkedList迭代時會先判斷index是否小于雙向鏈表長度的一半，若小于，則從第一個元素開始向后查找，否則從最后一個元素向前查找，這是一種加速查找的方式，可以減少鏈表中不必要的遍歷。
LinkedList基于鏈表實(shí)現(xiàn)，所以添加刪除元素效率高，查找效率低（雖然有一個加速查找的方式）。
