寫在前面： 我是「揚帆向海」，這個暱稱來源於我的名字以及女朋友的名字。我熱愛技術、熱愛開源、熱愛編程。
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文章目錄
一、LinkedList介紹及其源碼剖析
繼承結構：
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
LinkedList繼承了AbstractSequentialList類，實現了List接口、Deque 接口、Cloneable接口、java.io.Serializable接口。LinkedList實現了 List 接口，即能對它進行隊列操作，提供了相關的添加、刪除、修改、遍歷等功能。LinkedList實現了 Deque 接口，即能將LinkedList當作雙端隊列使用。LinkedList實現了Cloneable接口，即覆蓋了函數clone()，所以它能被克隆。LinkedList實現java.io.Serializable接口，這意味着LinkedList支持序列化，能通過序列化進行傳輸。
LinkedList屬性源碼剖析
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 雙向鏈表的節點個數
transient int size = 0;
/**
* Pointer to first node.
* Invariant: (first == null && last == null) ||
* (first.prev == null && first.item != null)
*/
// 雙向鏈表指向頭節點的指針
transient Node<E> first;
/**
* Pointer to last node.
* Invariant: (first == null && last == null) ||
* (last.next == null && last.item != null)
*/
// 雙向鏈表指向尾節點的指針
transient Node<E> last;
}
從以上源碼可以看出，LinkedList 的屬性比較少。分別是：
- size ： 雙向鏈表的節點個數
- first： 雙向鏈表指向頭節點的指針
- last： 雙向鏈表指向尾節點的指針
注意：first 和 last 是由引用類型Node連接的，這是它的一個內部類。
Node源碼剖析
private static class Node<E> {
// item表示當前存儲元素
E item;
// next表示當前節點的後置節點
Node<E> next;
// prev表示當前節點的前置節點
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
LinkedList 是通過雙向鏈表實現的，而雙向鏈表就是通過Node類來實現的，Node類中通過item變量存儲當前元素，通過next變量指向當前節點的下一個節點，通過prev變量指向當前節點的上一個節點。
二、構造方法及其源碼剖析
1. 無參構造方法
源碼剖析
/**
* Constructs an empty list.
*/
public LinkedList() {
}
LinkedList 的無參構造就是構造一個空的list集合
2. Collection<? extends E>型構造方法
源碼剖析
/**
* Constructs a list containing the elements of the specified
* collection, in the order they are returned by the collection's
* iterator.
*
* @param c the collection whose elements are to be placed into this list
* @throws NullPointerException if the specified collection is null
*/
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
從源碼中分析可得：
構造一個包含指定集合的元素的列表，按照它們由集合的迭代器返回的順序。
三、常用方法及其源碼剖析
1. add() 方法
add(E e) 方法，將指定的元素追加到此列表的末尾
源碼剖析
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* <p>This method is equivalent to {@link #addLast}.
*
* @param e element to be appended to this list
* @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})
*/
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
其中，調用了linkLast()方法，設置元素e爲最後一個元素
/**
* Links e as last element.
*/
void linkLast(E e) {
// 獲取鏈表的最後一個節點
final Node<E> l = last;
// 創建一個新節點
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
// 使新的一個節點爲最後一個節點
last = newNode;
// 如果最後一個節點爲null，則表示鏈表爲空，則將newNode賦值給first節點
if (l == null)
first = newNode;
else
// 否則尾節點的last指向 newNode
l.next = newNode;
// 元素的個數加1
size++;
// 修改次數自增
modCount++;
}
總結：
- 第一步，獲取鏈表的最後一個節點
- 第二步，創建一個新節點
- 第三步，使新的一個節點爲最後一個節點
- 第四步，如果最後一個節點爲null，則表示鏈表爲空，則將newNode賦值給first節點；否則尾節點的last指向 newNode
add(int index, E element) 方法，在指定位置插入元素
源碼剖析
/**
* Inserts the specified element at the specified position in this list.
* Shifts the element currently at that position (if any) and any
* subsequent elements to the right (adds one to their indices).
*
* @param index index at which the specified element is to be inserted
* @param element element to be inserted
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public void add(int index, E element) {
// 檢查索引index的位置
checkPositionIndex(index);
// 如果index==size，直接在鏈表的最後插入元素，相當於add(E e)方法
if (index == size)
linkLast(element);
else
// 否則調用node方法將index位置的節點找出，接着調用linkBefore 方法
linkBefore(element, node(index));
}
總結：
- 首先檢查索引index的位置，看下標是否越界
- 如果index==size，直接在鏈表的最後插入元素，相當於add(E e)方法
- 否則調用node方法將index位置的節點找出，接着調用linkBefore 方法
其中，調用checkPositionIndex()方法，檢查索引index的位置
源碼剖析
private void checkPositionIndex(int index) {
if (!isPositionIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
在增加元素的時候，調用了linkBefore()方法，在非null節點succ之前插入元素e
源碼剖析
/**
* Inserts element e before non-null Node succ.
*/
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
// 指定節點的前驅
final Node<E> pred = succ.prev;
// 創建新的節點，前驅節點爲succ的前驅節點，後續節點爲succ，則e元素就是插入在succ之前的
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
// 構建雙向鏈表，succ的前驅節點爲新的節點
succ.prev = newNode;
// 如果前驅節點爲null，則把newNode賦值給first
if (pred == null)
first = newNode;
else
// 構建雙向列表
pred.next = newNode;
// 元素的個數加
size++;
// 修改次數自增
modCount++;
}
總結：
- 指定節點的前驅
- 創建新的節點，前驅節點爲succ的前驅節點，後續節點爲succ，則e元素就是插入在succ之前的
- 構建雙向鏈表，succ的前驅節點爲新的節點
- 如果前驅節點爲null，則把newNode賦值給first；否則構建雙向列表
2. remove() 方法
remove() 方法 刪除這個列表的頭(第一個元素)
源碼剖析
/**
* Retrieves and removes the head (first element) of this list.
*
* @return the head of this list
* @throws NoSuchElementException if this list is empty
* @since 1.5
*/
public E remove() {
return removeFirst();
}
其中，調用了removeFirst()方法，刪除並返回第一個元素
源碼剖析
/**
* Removes and returns the first element from this list.
*
* @return the first element from this list
* @throws NoSuchElementException if this list is empty
*/
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
remove(int index) 方法，刪除指定位置的元素
源碼剖析
/**
* Removes the element at the specified position in this list. Shifts any
* subsequent elements to the left (subtracts one from their indices).
* Returns the element that was removed from the list.
*
* @param index the index of the element to be removed
* @return the element previously at the specified position
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public E remove(int index) {
// 檢查索引index的位置
checkElementIndex(index);
// 調用node方法獲取節點，接着調用unlink(E e)方法
return unlink(node(index));
}
總結：
- 檢查索引index的位置
- 調用node方法獲取節點，接着調用unlink(E e)方法
其中，調用了unlink()方法
源碼剖析
/**
* Unlinks non-null node x.
*/
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
// 獲得節點的三個屬性
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
// 進行移除該元素之後的操作
if (prev == null) {
// 刪除的是第一個元素
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) {
// 刪除的是最後一個元素
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
// 把item置爲null，讓垃圾回收器回收
x.item = null;
// 移除一個節點，size自減
size--;
modCount++;
return element;
}
3. set() 方法
set(int index, E element)方法，將指定下標處的元素修改成指定值
源碼剖析
/**
* Replaces the element at the specified position in this list with the
* specified element.
*
* @param index index of the element to replace
* @param element element to be stored at the specified position
* @return the element previously at the specified position
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
// 通過node(int index)找到對應下標的元素
Node<E> x = node(index);
// 取出該節點的元素，供返回使用
E oldVal = x.item;
// 用新元素替換舊元素
x.item = element;
// 返回舊元素
return oldVal;
}
總結：
先通過node(int index)找到對應下標的元素，然後修改Node中item的值。
4. get() 方法
get(int index) 返回此列表中指定位置的元素
源碼剖析
public E get(int index) {
// 檢查索引index的位置
checkElementIndex(index);
// 調用node()方法
return node(index).item;
}
在此調用了node()方法
源碼剖析
/**
* Returns the (non-null) Node at the specified element index.
*/
// 這裏查詢使用的是先從中間分一半查找
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
// 從前半部分進行查找
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
// 從後半部分進行查找
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
總結：
這裏查詢使用的是先從中間分一半查找，根據下標是否超過鏈表長度的一半，來選擇從前半部分開始遍歷查找，還是從後半部分開始遍歷查找。
- 如果index小於size的一半，就從首節點開始遍歷，一直獲取x的下一個節點
- 如果index大於或等於size的一半，就從尾節點開始遍歷，一直獲取x的上一個節點
四、雙端隊列操作方法的源碼剖析
offerFirst(E e) 方法，將指定的元素插入到此集合列表的前面，也就是將將元素添加到首部
源碼剖析
/**
* Inserts the specified element at the front of this list.
*
* @param e the element to insert
* @return {@code true} (as specified by {@link Deque#offerFirst})
* @since 1.6
*/
public boolean offerFirst(E e) {
addFirst(e);
return true;
}
offerLast(E e)方法，將指定的元素插入到此集合列表的末尾，也就是將元素添加到尾部
源碼剖析
/**
* Inserts the specified element at the end of this list.
*
* @param e the element to insert
* @return {@code true} (as specified by {@link Deque#offerLast})
* @since 1.6
*/
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);
return true;
}
peekFirst()方法，獲取此集合列表的第一個元素值
源碼剖析
/**
* Retrieves, but does not remove, the first element of this list,
* or returns {@code null} if this list is empty.
*
* @return the first element of this list, or {@code null}
* if this list is empty
* @since 1.6
*/
public E peekFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
peekLast()方法，獲取此集合列表的最後一個元素值
源碼剖析
/**
* Retrieves, but does not remove, the last element of this list,
* or returns {@code null} if this list is empty.
*
* @return the last element of this list, or {@code null}
* if this list is empty
* @since 1.6
*/
public E peekLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
}
pollFirst()方法,刪除此集合列表的第一個元素，如果爲null，則會返回null
源碼剖析
/**
* Retrieves and removes the first element of this list,
* or returns {@code null} if this list is empty.
*
* @return the first element of this list, or {@code null} if
* this list is empty
* @since 1.6
*/
public E pollFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
pollLast()方法，刪除此集合列表的最後一個元素，如果爲null會返回null
源碼剖析
/**
* Retrieves and removes the last element of this list,
* or returns {@code null} if this list is empty.
*
* @return the last element of this list, or {@code null} if
* this list is empty
* @since 1.6
*/
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
push(E e)方法，將元素添加到此集合列表的首部
源碼剖析
/**
* Pushes an element onto the stack represented by this list. In other
* words, inserts the element at the front of this list.
*
* <p>This method is equivalent to {@link #addFirst}.
*
* @param e the element to push
* @since 1.6
*/
public void push(E e) {
addFirst(e);
}
pop()方法，刪除並返回此集合列表的第一個元素，如果爲null會拋出異常
源碼剖析
/**
* Pops an element from the stack represented by this list. In other
* words, removes and returns the first element of this list.
*
* <p>This method is equivalent to {@link #removeFirst()}.
*
* @return the element at the front of this list (which is the top
* of the stack represented by this list)
* @throws NoSuchElementException if this list is empty
* @since 1.6
*/
//刪除首部，如果爲null會拋出異常
public E pop() {
return removeFirst();
}
removeFirstOccurrence(Object o)方法，刪除集合中元素值等於o的第一個元素值
源碼剖析
/**
* Removes the first occurrence of the specified element in this
* list (when traversing the list from head to tail). If the list
* does not contain the element, it is unchanged.
*
* @param o element to be removed from this list, if present
* @return {@code true} if the list contained the specified element
* @since 1.6
*/
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
return remove(o);
}
注意：
removeFirstOccurrence()和remove方法是一樣的，因爲它的內部調用了remove方法
removeLastOccurrence(Object o)方法，刪除集合中元素值等於o的最後一個元素值
源碼剖析
/**
* Removes the last occurrence of the specified element in this
* list (when traversing the list from head to tail). If the list
* does not contain the element, it is unchanged.
*
* @param o element to be removed from this list, if present
* @return {@code true} if the list contained the specified element
* @since 1.6
*/
public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
//因爲LinkedList中的元素允許存在null值，所以需要進行null判斷
if (o == null) {
// 從最後一個節點往前開始遍歷
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (x.item == null) {
// 調用unlink方法刪除指定節點
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
// 否則元素不爲空，進行遍歷
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
五、ArrayList 和 LinkedList 的區別
二者都 線程不安全，但是效率比 Vector 的高
- ArrayList 底層是以 數組 的形式保存數據，隨機訪問集合中的元素比LinkedList 快（原因是 LinkedList 要移動指針）；
- LinkedList 內部以 鏈表 的形式保存集合裏面數據，它隨機訪問集合中的元素性能比較慢，但是新增和刪除時速度比 ArrayList 快（原因是 ArrayList 要移動數據）。
由於水平有限，本博客難免有不足，懇請各位大佬不吝賜教！