java提高篇（二二）-----LinkedList
- 黄舟原創
- 2017-02-10 14:18:471356瀏覽
一、概述
LinkedList與ArrayList一樣實現List接口，但ArrayList是List接口的大小可變數組的實現，LinkedList是List接口鍊錶的實現。基於鍊錶實作的方式使得LinkedList在插入和刪除時更優於ArrayList，而隨機存取則比ArrayList遜色些。
LinkedList實現所有可選的列表操作，並允許所有的元素包括null。
除了實作 List 介面外，LinkedList 類別還為在清單的開頭及結尾 get、remove 和 insert 元素提供了統一的命名方法。這些操作允許將連結列表用作堆疊、佇列或雙端佇列。
此類實現 Deque 接口，為 add、poll 提供先進先出隊列操作，以及其他堆疊和雙端隊列操作。
所有操作都是按照雙重連結清單的需要執行的。在清單中編索引的操作將從開頭或結尾遍歷清單（從靠近指定索引的一端）。
同時，與ArrayList一樣此實作不是同步的。
（以上摘自JDK 6.0 API）。
二、源碼分析
首先我們先看LinkedList的定義：
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
從這段程式碼中我們可以清楚看出LinkedList繼承AbstractSequentialList，實作List、Deque、Cloneable、Serializable。其中AbstractSequentialList提供了 List 介面的骨幹實現，從而最大限度地減少了實現受「連續存取」資料儲存（如連結清單）支援的此介面所需的工作,從而以減少實現List介面的複雜度。 Deque一個線性
collection，支援在兩端插入和移除元素，定義了雙端佇列的操作。
2.2、屬性
在LinkedList中提供了兩種基本屬性size、header。
private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null); private transient int size = 0;
其中size表示的LinkedList的大小，header表示鍊錶的表頭，Entry為節點的物件。
private static class Entry<E> {
E element; //元素节点
Entry<E> next; //下一个元素
Entry<E> previous; //上一个元素
Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {
this.element = element;
this.next = next;
this.previous = previous;
}
}
上面為Entry物件的來源程式碼，Entry為LinkedList的內部類別，它定義了LinkedList的內部元素。此元素的前一個元素、後一個元素，這是典型的雙向鍊錶定義方式。
2.3、建構式
/**
* 构造一个空列表。
*/
public LinkedList() {
header.next = header.previous = header;
}
/**
* 构造一个包含指定 collection 中的元素的列表，这些元素按其 collection 的迭代器返回的顺序排列。
*/
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
LinkedList()建構一個空白清單。裡面沒有任何元素，只是將header節點的前一個元素、後一個元素都指向自身。
/**
* 添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾，顺序是指定 collection 的迭代器返回这些元素的顺序。
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
/**
* 将指定 collection 中的所有元素从指定位置开始插入此列表。其中index表示在其中插入指定collection中第一个元素的索引
*/
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
//若插入的位置小于0或者大于链表长度，则抛出IndexOutOfBoundsException异常
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length; //插入元素的个数
//若插入的元素为空，则返回false
if (numNew == 0)
return false;
//modCount:在AbstractList中定义的，表示从结构上修改列表的次数
modCount++;
//获取插入位置的节点，若插入的位置在size处，则是头节点，否则获取index位置处的节点
Entry<E> successor = (index == size ? header : entry(index));
//插入位置的前一个节点，在插入过程中需要修改该节点的next引用：指向插入的节点元素
Entry<E> predecessor = successor.previous;
//执行插入动作
for (int i = 0; i < numNew; i++) {
//构造一个节点e，这里已经执行了插入节点动作同时修改了相邻节点的指向引用
//
Entry<E> e = new Entry<E>((E) a[i], successor, predecessor);
//将插入位置前一个节点的下一个元素引用指向当前元素
predecessor.next = e;
//修改插入位置的前一个节点，这样做的目的是将插入位置右移一位，保证后续的元素是插在该元素的后面，确保这些元素的顺序
predecessor = e;
}
successor.previous = predecessor;
//修改容量大小
size += numNew;
return true;
}
在addAll2()方法中，涉及到了兩種方法，方法，主要是用來找出index位置的節點元素。
/**
* 返回指定位置(若存在)的节点元素
*/
private Entry<E> entry(int index) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: "
+ size);
//头部节点
Entry<E> e = header;
//判断遍历的方向
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;
}从该方法有两个遍历方向中我们也可以看出LinkedList是双向链表，这也是在构造方法中为什么需要将header的前、后节点均指向自己。
如果对数据结构有点了解，对上面所涉及的内容应该问题，我们只需要清楚一点：LinkedList是双向链表，其余都迎刃而解。
由于篇幅有限，下面将就LinkedList中几个常用的方法进行源码分析。
2.4、增加方法
add(E e): 将指定元素添加到此列表的结尾。
public boolean add(E e) {
addBefore(e, header);
return true;
}该方法调用addBefore方法，然后直接返回true，对于addBefore()而已，它为LinkedList的私有方法。
private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {
//利用Entry构造函数构建一个新节点 newEntry，
Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);
//修改newEntry的前后节点的引用，确保其链表的引用关系是正确的
newEntry.previous.next = newEntry;
newEntry.next.previous = newEntry;
//容量+1
size++;
//修改次数+1
modCount++;
return newEntry;
}在addBefore方法中无非就是做了这件事：构建一个新节点newEntry，然后修改其前后的引用。
LinkedList还提供了其他的增加方法：
add(int index, E element)：在此列表中指定的位置插入指定的元素。
addAll(Collection2d4902c92e1e7bfd574f59708c57776a c)：添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾，顺序是指定 collection 的迭代器返回这些元素的顺序。
addAll(int index, Collection2d4902c92e1e7bfd574f59708c57776a c)：将指定 collection 中的所有元素从指定位置开始插入此列表。
AddFirst(E e): 将指定元素插入此列表的开头。
addLast(E e): 将指定元素添加到此列表的结尾。
2.5、移除方法
remove(Object o)：从此列表中移除首次出现的指定元素（如果存在）。该方法的源代码如下：
public boolean remove(Object o) {
if (o==null) {
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (e.element==null) {
remove(e);
return true;
}
}
} else {
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (o.equals(e.element)) {
remove(e);
return true;
}
}
}
return false;
}该方法首先会判断移除的元素是否为null，然后迭代这个链表找到该元素节点，最后调用remove(Entry1a4db2c2c2313771e5742b6debf617a1 e)，remove(Entry1a4db2c2c2313771e5742b6debf617a1 e)为私有方法，是LinkedList中所有移除方法的基础方法，如下：
private E remove(Entry<E> e) {
if (e == header)
throw new NoSuchElementException();
//保留被移除的元素：要返回
E result = e.element;
//将该节点的前一节点的next指向该节点后节点
e.previous.next = e.next;
//将该节点的后一节点的previous指向该节点的前节点
//这两步就可以将该节点从链表从除去：在该链表中是无法遍历到该节点的
e.next.previous = e.previous;
//将该节点归空
e.next = e.previous = null;
e.element = null;
size--;
modCount++;
return result;
}其他的移除方法：
clear()： 从此列表中移除所有元素。
remove()：获取并移除此列表的头（第一个元素）。
remove(int index)：移除此列表中指定位置处的元素。
remove(Objec o)：从此列表中移除首次出现的指定元素（如果存在）。
removeFirst()：移除并返回此列表的第一个元素。
removeFirstOccurrence(Object o)：从此列表中移除第一次出现的指定元素（从头部到尾部遍历列表时）。
removeLast()：移除並傳回此清單的最後一個元素。
removeLastOccurrence(Object o)：從此清單中移除最後一次出現的指定元素（從頭部到尾部遍歷清單時）。
2.5、查找方法
對於查找方法中的源碼就沒有什麼 對於查找方法的源碼就沒有什麼更好了，無非迭代值，
get(int index)：傳回此清單中指定位置的元素。
getFirst()：傳回此清單的第一個元素。
getLast()：傳回此清單的最後一個元素。
indexOf(Object o)：傳回此清單中首次出現的指定元素的索引，如果此清單中不包含該元素，則傳回 -1。
lastIndexOf(Object o)：傳回此清單中最後出現的指定元素的索引，如果此清單中不包含該元素，則傳回 -1。
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