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Java集合深度解析之LinkedList(转载)

发布于 2018/01/25 00:13 1,106浏览 0回复 11,356

转自:兰亭风雨


LinkedList简介

    LinkedList是基于双向循环链表(从源码中可以很容易看出)实现的,除了可以当做链表来操作外,它还可以当做栈、队列和双端队列来使用。

    LinkedList同样是非线程安全的,只在单线程下适合使用。

    LinkedList实现了Serializable接口,因此它支持序列化,能够通过序列化传输,实现了Cloneable接口,能被克隆。

LinkedList源码剖析

    LinkedList的源码如下(加入了比较详细的注释):

package java.util;

public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements
        List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
    // 链表的表头,表头不包含任何数据。Entry是个链表类数据结构。
    private transient Entryheader = new Entry(null, null, null);

    // LinkedList中元素个数
    private transient int size = 0;

    // 默认构造函数:创建一个空的链表
    public LinkedList() {
        header.next = header.previous = header;
    }

    // 包含“集合”的构造函数:创建一个包含“集合”的LinkedList
    public LinkedList(Collection c) {
        this();
        addAll(c);
    }

    // 获取LinkedList的第一个元素
    public E getFirst() {
        if (size == 0)
            throw new NoSuchElementException();

        // 链表的表头header中不包含数据。
        // 这里返回header所指下一个节点所包含的数据。
        return header.next.element;
    }

    // 获取LinkedList的最后一个元素
    public E getLast() {
        if (size == 0)
            throw new NoSuchElementException();

        // 由于LinkedList是双向链表;而表头header不包含数据。
        // 因而,这里返回表头header的前一个节点所包含的数据。
        return header.previous.element;
    }

    // 删除LinkedList的第一个元素
    public E removeFirst() {
        return remove(header.next);
    }

    // 删除LinkedList的最后一个元素
    public E removeLast() {
        return remove(header.previous);
    }

    // 将元素添加到LinkedList的起始位置
    public void addFirst(E e) {
        addBefore(e, header.next);
    }

    // 将元素添加到LinkedList的结束位置
    public void addLast(E e) {
        addBefore(e, header);
    }

    // 判断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;
    }

    // 将元素(E)添加到LinkedList中
    public boolean add(E e) {
        // 将节点(节点数据是e)添加到表头(header)之前。
        // 即,将节点添加到双向链表的末端。
        addBefore(e, header);
        return true;
    }

    // 从LinkedList中删除元素(o)
    // 从链表开始查找,如存在元素(o)则删除该元素并返回true;
    // 否则,返回false。
    public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            // 若o为null的删除情况
            for (Entrye = header.next; e != header; e = e.next) {
                if (e.element == null) {
                    remove(e);
                    return true;
                }
            }
        } else {
            // 若o不为null的删除情况
            for (Entrye = header.next; e != header; e = e.next) {
                if (o.equals(e.element)) {
                    remove(e);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

    // 将“集合(c)”添加到LinkedList中。
    // 实际上,是从双向链表的末尾开始,将“集合(c)”添加到双向链表中。
    public boolean addAll(Collection c) {
        return addAll(size, c);
    }

    // 从双向链表的index开始,将“集合(c)”添加到双向链表中。
    public boolean addAll(int index, Collection c) {
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: "
                    + size);
        Object[] a = c.toArray();
        // 获取集合的长度
        int numNew = a.length;
        if (numNew == 0)
            return false;
        modCount++;

        // 设置“当前要插入节点的后一个节点”
        Entrysuccessor = (index == size ? header : entry(index));
        // 设置“当前要插入节点的前一个节点”
        Entrypredecessor = successor.previous;
        // 将集合(c)全部插入双向链表中
        for (int i = 0; i < numNew; i++) {
            Entrye = new Entry((E) a[i], successor, predecessor);
            predecessor.next = e;
            predecessor = e;
        }
        successor.previous = predecessor;

        // 调整LinkedList的实际大小
        size += numNew;
        return true;
    }

    // 清空双向链表
    public void clear() {
        Entrye = header.next;
        // 从表头开始,逐个向后遍历;对遍历到的节点执行一下操作:
        // (01) 设置前一个节点为null
        // (02) 设置当前节点的内容为null
        // (03) 设置后一个节点为“新的当前节点”
        while (e != header) {
            Entrynext = e.next;
            e.next = e.previous = null;
            e.element = null;
            e = next;
        }
        header.next = header.previous = header;
        // 设置大小为0
        size = 0;
        modCount++;
    }

    // 返回LinkedList指定位置的元素
    public E get(int index) {
        return entry(index).element;
    }

    // 设置index位置对应的节点的值为element
    public E set(int index, E element) {
        Entrye = entry(index);
        E oldVal = e.element;
        e.element = element;
        return oldVal;
    }

    // 在index前添加节点,且节点的值为element
    public void add(int index, E element) {
        addBefore(element, (index == size ? header : entry(index)));
    }

    // 删除index位置的节点
    public E remove(int index) {
        return remove(entry(index));
    }

    // 获取双向链表中指定位置的节点
    private Entryentry(int index) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: "
                    + size);
        Entrye = header;
        // 获取index处的节点。
        // 若index < 双向链表长度的1/2,则从前先后查找;
        // 否则,从后向前查找。
        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;
    }

    // 从前向后查找,返回“值为对象(o)的节点对应的索引”
    // 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;
    }

    // 从后向前查找,返回“值为对象(o)的节点对应的索引”
    // 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;
    }

    // 返回第一个节点
    // 若LinkedList的大小为0,则返回null
    public E peek() {
        if (size == 0)
            return null;
        return getFirst();
    }

    // 返回第一个节点
    // 若LinkedList的大小为0,则抛出异常
    public E element() {
        return getFirst();
    }

    // 删除并返回第一个节点
    // 若LinkedList的大小为0,则返回null
    public E poll() {
        if (size == 0)
            return null;
        return removeFirst();
    }

    // 将e添加双向链表末尾
    public boolean offer(E e) {
        return add(e);
    }

    // 将e添加双向链表开头
    public boolean offerFirst(E e) {
        addFirst(e);
        return true;
    }

    // 将e添加双向链表末尾
    public boolean offerLast(E e) {
        addLast(e);
        return true;
    }

    // 返回第一个节点
    // 若LinkedList的大小为0,则返回null
    public E peekFirst() {
        if (size == 0)
            return null;
        return getFirst();
    }

    // 返回最后一个节点
    // 若LinkedList的大小为0,则返回null
    public E peekLast() {
        if (size == 0)
            return null;
        return getLast();
    }

    // 删除并返回第一个节点
    // 若LinkedList的大小为0,则返回null
    public E pollFirst() {
        if (size == 0)
            return null;
        return removeFirst();
    }

    // 删除并返回最后一个节点
    // 若LinkedList的大小为0,则返回null
    public E pollLast() {
        if (size == 0)
            return null;
        return removeLast();
    }

    // 将e插入到双向链表开头
    public void push(E e) {
        addFirst(e);
    }

    // 删除并返回第一个节点
    public E pop() {
        return removeFirst();
    }

    // 从LinkedList开始向后查找,删除第一个值为元素(o)的节点
    // 从链表开始查找,如存在节点的值为元素(o)的节点,则删除该节点
    public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
        return remove(o);
    }

    // 从LinkedList末尾向前查找,删除第一个值为元素(o)的节点
    // 从链表开始查找,如存在节点的值为元素(o)的节点,则删除该节点
    public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
        if (o == null) {
            for (Entrye = header.previous; e != header; e = e.previous) {
                if (e.element == null) {
                    remove(e);
                    return true;
                }
            }
        } else {
            for (Entrye = header.previous; e != header; e = e.previous) {
                if (o.equals(e.element)) {
                    remove(e);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

    // 返回“index到末尾的全部节点”对应的ListIterator对象(List迭代器)
    public ListIteratorlistIterator(int index) {
        return new ListItr(index);
    }

    // List迭代器
    private class ListItr implements ListIterator<E> {
        // 上一次返回的节点
        private EntrylastReturned = header;
        // 下一个节点
        private Entrynext;
        // 下一个节点对应的索引值
        private int nextIndex;
        // 期望的改变计数。用来实现fail-fast机制。
        private int expectedModCount = modCount;

        // 构造函数。
        // 从index位置开始进行迭代
        ListItr(int index) {
            // index的有效性处理
            if (index < 0 || index > size)
                throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index
                        + ", Size: " + size);
            // 若 “index 小于 ‘双向链表长度的一半’”,则从第一个元素开始往后查找;
            // 否则,从最后一个元素往前查找。
            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;
            }
        }

        // 是否存在下一个元素
        public boolean hasNext() {
            // 通过元素索引是否等于“双向链表大小”来判断是否达到最后。
            return nextIndex != size;
        }

        // 获取下一个元素
        public E next() {
            checkForComodification();
            if (nextIndex == size)
                throw new NoSuchElementException();

            lastReturned = next;
            // next指向链表的下一个元素
            next = next.next;
            nextIndex++;
            return lastReturned.element;
        }

        // 是否存在上一个元素
        public boolean hasPrevious() {
            // 通过元素索引是否等于0,来判断是否达到开头。
            return nextIndex != 0;
        }

        // 获取上一个元素
        public E previous() {
            if (nextIndex == 0)
                throw new NoSuchElementException();

            // next指向链表的上一个元素
            lastReturned = next = next.previous;
            nextIndex--;
            checkForComodnull
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