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java jdk1.8 LinkedList源码解析

程序员文章站 2022-06-07 13:39:26
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                    java jdk1.8 LinkedList源码解析

    LinkedList底层使用双向链表来实现的,双向链表也叫双链表,是链表的一种,它的每个数据结点中都有两个指针,分别指向直接后继和直接前驱。所以,从双向链表中的任意一个结点开始,都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点

   1.LinkedList的结点类型    

    //LinkedList的结点类型
    private static class Node<E> {
        E item;      //结点的元素值
        Node<E> next;  //结点的后继
        Node<E> prev;  //结点的前驱

        //结点的构造函数
        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }
     2.LinkedList的主要属性以及构造函数

public class LinkedList<E>
        extends AbstractSequentialList<E>
        implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

    //链列表包含的元素个数,其中用transient修饰,代表不需要持久化
    transient int size = 0;

    //指向第一个结点的指针,其中用transient修饰,代表不需要持久化
    transient Node<E> first;

    //指向最后一个结点的指针,其中用transient修饰,代表不需要持久化
    transient Node<E> last;

    //默认的构造函数
    public LinkedList() {
    }
}

3.添加元素

  1)在列表的开始插入特定的元素

//在列表的开始插入特定的元素
    public void addFirst(E e) {
        linkFirst(e);
    }

 //将值为e的结点作为list的头结点
    private void linkFirst(E e) {
        final Node<E> f = first;
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
        first = newNode;
        if (f == null)//最初list为空链表
            last = newNode;//尾指针指向新结点
        else
            f.prev = newNode;//原先的头结点的前驱指向新结点
        size++; //list元素个数加1
        modCount++;//list的结构变化次数加1
    }
   2)在列表的末尾添加特定的元素
//在列表的末尾添加特定的元素
    public void addLast(E e) {
        linkLast(e);
    }

 //将值为e的结点作为list的尾结点
    void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)//最初list为空链表
            first = newNode;//头指针指向新结点
        else
            l.next = newNode;//原先的尾结点的后继指向新结点
        size++;//list元素个数加1
        modCount++;//list的结构变化次数加1
    }

    3)在列表的末尾添加特定的元素  

 //在列表的末尾添加特定的元素
    public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }

    4)在列表的指定位置插入指定的元素,其中index从0开始

  //在列表的指定位置插入指定的元素,其中index从0开始
    public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)//如果在list末尾插入,如果index为0且size为0的情况下即空链表,实际上也是在list的头部进行插入
            linkLast(element);
        else//在list原index之前插入值为element的结点,此时node(index)不是空结点
            linkBefore(element, node(index));
    }

    private void checkPositionIndex(int index) {
        if (!isPositionIndex(index))
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }

    //校验index
    private boolean isPositionIndex(int index) {
        return index >= 0 && index <= size;
    }

    //在一个结点succ之前插入值为e的结点
    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        final Node<E> pred = succ.prev;
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)//如果succ为头结点
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;//list元素个数加1
        modCount++;//list的结构变化次数加1
    }

    //返回列表中指定位置(index)上的结点,其中index从0开始
    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);

        if (index < (size >> 1)) {//如果查找的结点位置在列表一半之前的位置,则列表从头开始查
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {//从列表尾部开始查
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

    5)在list的末尾插入指定集合所有元素的结点

    

 //在list的末尾插入指定集合所有元素的结点
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        return addAll(size, c);
    }

    //从指定的位置index开始,插入集合中所有元素的值到list
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        checkPositionIndex(index);//校验index

        Object[] a = c.toArray();//把集合转化成数组
        int numNew = a.length;
        if (numNew == 0)//集合为空,直接返回false
            return false;

        Node<E> pred, succ;//其中pred是插入集合后的前驱,succ是插入集合后的后继
        if (index == size) {//要在末尾插入
            succ = null;
            pred = last;
        } else {
            succ = node(index);
            pred = succ.prev;
        }

        for (Object o : a) {//遍历数组
            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
            Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
            if (pred == null)//在列表的头部插入即index为0
                first = newNode;
            else
                pred.next = newNode;
            pred = newNode;
        }

        if (succ == null) {//在列表末尾插入,即index=size
            last = pred;
        } else {
            pred.next = succ;
            succ.prev = pred;
        }

        size += numNew;//list的大小增加集合的元素个数
        modCount++;//list结构变化次数增加集合的元素个数
        return true;
    }

     6)E set(int index, E element):用指定的元素element替换链列表中指定位置即index上结点的元素    

  //用指定的元素element替换链列表中指定位置即index上结点的元素
    public E set(int index, E element) {
        checkElementIndex(index);//校验index是否合法
        Node<E> x = node(index);//获取index位置上的结点
        E oldVal = x.item;
        x.item = element;
        return oldVal;
    }
     4.查找元素

   1)getFirst():返回列表的第一个元素   

  //返回列表的第一个元素
    public E getFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return f.item;
    }
    2)getLast():返回列表的最后一个元素

 //返回列表的最后一个元素
    public E getLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return l.item;
    }

     3)get(int index):返回列表中指定位置即index上的元素

  //返回列表中指定位置即index上的元素
    public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);//校验index合法性
        return node(index).item;
    }
     4)indexOf(Object o):返回特定元素即o在列表中第一次出现的位置,如果不存在返回-1     

 //返回特定元素即o在列表中第一次出现的位置,如果不存在返回-1
    public int indexOf(Object o) {
        int index = 0;
        if (o == null) {//查找的元素o为null
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null)
                    return index;
                index++;
            }
        } else {//查找的元素o不为null
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item))
                    return index;
                index++;
            }
        }
        return -1;
    }
      5)lastIndexOf(Object o):返回特定元素即o在列表中最后一次出现的位置,如果不存在返回-1   

 //返回特定元素即o在列表中最后一次出现的位置,如果不存在返回-1
    public int lastIndexOf(Object o) {
        int index = size;
        if (o == null) {//查找的元素o为null
            for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
                index--;
                if (x.item == null)
                    return index;
            }
        } else {//查找的元素o不为null
            for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
                index--;
                if (o.equals(x.item))
                    return index;
            }
        }
        return -1;
    }
      6)contains(Object o):判断列表是否包含指定的元素o

 //判断列表是否包含指定的元素o
    public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) != -1;
    }

     5.删除元素

     1)removeFirst():删除列表中第一个元素(结点),并返回被删除结点的元素值

   //删除列表中第一个元素(结点),并返回被删除结点的元素值
    public E removeFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkFirst(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;
        if (next == null)
            last = null;
        else
            next.prev = null;
        size--;//list的大小-1
        modCount++;//list的结构变化次数+1
        return element;
    }
     2)removeLast():删除列表中最后一个元素(结点),并返回被删除结点的元素值      

 //删除列表中最后一个元素(结点),并返回被删除结点的元素值
    public E removeLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkLast(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;
        if (prev == null)
            first = null;
        else
            prev.next = null;
        size--;//list的大小-1
        modCount++;//list的结构变化次数+1
        return element;
    }
     3)remove(int index):删除列表中指定位置即index上的元素(结点)    

 //删除列表中指定位置即index上的元素(结点)
    public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);//校验index的合法性
        return unlink(node(index));
    }

    //删除结点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) {
            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--;//list元素个数-1
        modCount++;//list的结构变化次数加1
        return element;
    }
    4)remove(Object o):删除第一次出现在列表中的特定元素o

  //删除第一次出现在列表中的特定元素o
    public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {//如果要删除的元素为null
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        } else {//如果要删除的元素不为null
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }
     5)clear():删除列表中所有的元素(结点)

 //删除列表中所有的元素(结点)
    public void clear() {
        for (Node<E> x = first; x != null; ) {//遍历list,把每个结点置为null,等待gc
            Node<E> next = x.next;
            x.item = null;
            x.next = null;
            x.prev = null;
            x = next;
        }
        first = last = null;
        size = 0;//list的大小为0
        modCount++;//list的结构变化次数+1
    }

 

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