LinkedList源码分析

本文详细解析了LinkedList的数据结构,包括其实现原理、关键属性和方法。介绍了LinkedList如何通过六个核心操作实现添加、删除等基本功能,并提供了队列、双端队列和堆栈的操作API。

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LinkedList 继承了AbstractSequentialList,实现了List,Deque,Cloneable,Serializable接口。LinkedList各种方法的关键在于操作持有对象的引用。非同步。

属性

维护了三个transient属性,size,首节点和尾节点。对于单向链表,知道首节点就可以了,同时维护首尾节点,可以同时用于双向链表和单向链表。从这里可以看出对于LinkedList,抓住了首尾基本就抓住了全部。
每个节点维护三个属性,节点值引用,上个节点和下个节点的引用。

LinkedList 内包含了单向队列和双端队列的操作api。

构造方法

1、空构造
2、从Collection c 构造

基本方法

LinkedList的方法基本上都基于6个基本操作:linkFirst,linkLast,linkBefore,unlinkFirst,unlinkLast,unlink
这6个操作维护链表的首尾及中间元素,实现了它们的添加和删除操作。

添加操作的基本思路:令要保存的位置为A(首、尾或某个元素之前)。先保存A元素对象的引用至B,再新建要添加的元素(新建时即可指定该元素本身的前后元素),然后将A的引用指向新元素,然后再在B中维护其与新元素的先后关系。

简而言之就是,先把旧元素拿到放一边,再存新元素(新的已知其前后元素),然后告知旧的元素的前后元素,最后完成size和modCount值的修改。

删除的基本思路:拿到要删除的元素A,获取将要顶替它位置的元素B,然后将A元素及其前后引用均置为null,然后维护B的前后关系,最后完成size和modCount值得修改。

List操作

addFirst(),addLast(),add().
addAll(index,collection)批量添加使用for循环,写的精妙,完美维护了所有旧的和新增元素之间的前后关系。
add(index,e)

removeFirst(),removeLast()。
remove(Object)遍历查询
clear()遍历置null
remove(index)

set(index,element)

getFirst(),getLast()
contains()利用indexOf方法。
size(),get(index)
indexOf,lastIndexOf 遍历查询

迭代器:ListIterator/descendingIteartor(反向迭代器)

其他

toArray 返回Object数组,toArray(T[] a),返回T类型数组

serialVersionUID/writeObject / readObject 序列化

clone()

以下三种操作都基于上面的LinkedList方法:

单向队列操作

peek()/element() :都是获取第一个元素,如果linkedList为空,peek()返回null,element抛异常NoSuchElementException
poll()/remove():都是获取并删除第一个元素,如果linkedList为空,poll()返回null,remove抛异常NoSuchElementException
offer():向队列尾端添加元素,调用add(E)方法。

双向队列操作

offerFirst(),offerLast() //添加首尾元素
peekFirst(),peekLast() //获取首尾元素
pollFirst(),pollLast() //获取首尾元素并删除
removeFirstOccurrence(){remove(Object)}/removeLastOccurrence()反向遍历查询

堆栈操作

push() {addFirst()} //添加栈顶元素
pop() {removeFirst()} //弹出

LinkedList既是集合,又具有队列和堆栈的api,是因为LinkedList既实现了集合List接口,又实现了Deque接口(该接口定义了队列和堆栈api)。

LinkedListJava中提供的一个双向链表实现类,其内部维护了一个first和last节点,分别表示链表的头和尾。以下是LinkedList源码分析: 1. 声明LinkedList类 ```java public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable { transient int size = 0; transient Node<E> first; transient Node<E> last; } ``` 2. 声明Node类 ```java 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; } } ``` 3. 实现LinkedList的方法 - add(E e)方法:将元素添加到链表末尾 ```java 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++; } ``` - add(int index, E element)方法:将元素插入到指定位置 ```java public void add(int index, E element) { checkPositionIndex(index); if (index == size) linkLast(element); else linkBefore(element, node(index)); } void linkBefore(E e, Node<E> succ) { 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++; } ``` - remove(int index)方法:删除指定位置的元素 ```java public E remove(int index) { checkElementIndex(index); return unlink(node(index)); } E unlink(Node<E> x) { 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--; return element; } ``` - get(int index)方法:获取指定位置的元素 ```java public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item; } Node<E> node(int 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; } } ``` 以上就是LinkedList源码分析,通过对其源码的分析,我们可以更深入地理解链表的实现。
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