LinkedList 源码

LinkedList与ArrayList有这很大的区别，前者是由链组合而成，每个链表的节点持有前、后节点的信息。用下面这副图可以简单描述处链表的结构：
链表有三个非常重要的属性，节点总个数、链表头元素、链表为元素。

transient int size = 0;
    /**
     * Pointer to first node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (first.prev == null && first.item != null)
     */
    transient Node<E> first;
 
    /**
     * Pointer to last node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (last.next == null && last.item != null)
     */
    transient Node<E> last;

 链表相对应的节点信息源码：

 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;
        }
    }

   一、初始化

分别是无参的构造以及带有集合参数的构造方法。

    public LinkedList() {
    }
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

 二、添加元素

public boolean add(E e) {
 linkLast(e);
 return true;
 }
 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++;
 }

 看代码很简单：

1、首先将last节点赋值给临时节点l，声明新的节点newNode，新元素所标示的下一节点为空。

2、添加元素默认是从尾部添加，更新newNode为last节点。

3、然后判断是不是空链表，如果是则更新newNode为首节点，否则将原来未节点的下一节点更新为newNode。

4、同时更新链表总条数、结构的修改次数。

  三、添加头部元素    

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++;
    }

 代码逻辑也是非常简单。

1、将首节点指向临时节点l。

2、声明新的首节点newNode，且该节点的上一个节点为空。

3、将newNode指定为首节点，同时判断链表是否为，如果为空则那么newNode同时也是尾节点；如果不为空则将之前首节点的上一元素指向newNode。

4、同时更新链表总条数、结构的修改次数

  四、添加集合

添加集合包含两个方法，添加到尾部、添加到指定索引点。其实底层都是调用的同一个方法即添加到指定索引点，那么添加到尾部的方法就是添加到index索引点。  

private void checkPositionIndex(int index) {
        if (!isPositionIndex(index))
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }
    private String outOfBoundsMsg(int index) {
        return "Index: "+index+", Size: "+size;
    }
    private boolean isPositionIndex(int index) {
        return index >= 0 && index <= size;
    }

  1、首先判断了插入的索引点是否在区间[0,size]，如果不在直接抛出下标越界异常，则直接返回不再执行后面代码。

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) {
            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;
    }

2、将集合转化为对象数组，并判断数字长度是否等于0，如果等于0则直接退出

3、声明两个节点pred，succ。如果插入索引点等于size，说明是尾部插入，succ=null，pred=last；否则，将节点定位到index处，注意该处的小技巧：判断index在前半边还是后半边，然后以最快的速度定位，不过由此也可以看出链表是多么的不适合检索啊。将succ=node(index),pred=succ.prev。

 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;
        }
    }

4、将步骤2的数组循环组装为节点信息并放入index为起始点处。实际就是将数组放以index节点的前一节点为尾节点的链表进行尾追加，而pre就标示尾节点。

5、如果是尾部插入则设置last；如果不是则处理新追加数组的尾节点的下一结点，以及index节点的前一节点。6、同时更新链表总条数、结构的修改次数

五、移除指定元素

 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;
    }

1、从first节点开始遍历，且节点不为空。首先判断移除的对象是否为空，如果元素节点值为空，移除该元素；如果不为空，选择节点值等于移除对象的节点，移除该节点。

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;
 
        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;
    }

2、移除节点，将该节点的上一节点的next节点设置为该节点的下以节点；将该节点的下一节点的pre节点设置为该节点的上一节点；同时设置该节点的值为null。

3、同时更新链表总条数、结构的修改次数

六、移除指定索引的元素

    public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));
    }

1、首先判断index是否越界。

 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;
        }
    }

2、这个步骤是不是看着很熟悉，跟步骤四相同。然后移除元素。

还有其他的操作添加集合、指定位置添加集合、是否包含元素、pop等等操作，源码相对来说还是比较简单。

总结：linkedList是由链表组成的。从上述部分代码中可以看出，linkedList在添加、删除元素的时候是非常简捷的，无非就是修改前一节点的next以及后一节点的pre，同时设置本节点的pre和next。但是在搜索的时候按照源码的写法要遍历一般的元素才可以，就这点来说跟由数组组成的ArrayList相比是比较低效的。

链表在日常开发中经常用到，下篇对链表做下扩展介绍。