LinkedList与ArrayList的不同之处，ArrayList直接继承自AbstractList，而LinkedList继承自AbstractSequentialList，然后再继承自AbstractList，另外，还实现了Deque接口，双端链表。
这使它的插入或在任意位置插入性能很好。
LinkedList不是线程安全的，如果想使LinkedList变成线程安全的，可以使用如下方式：
List list=Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
结构
成员变量
//size表示当前链表中的数据个数
transient int size = 0;
//头部节点指向
transient Node<E> first;
//尾部节点指向
transient Node<E> last;
//Node类LinkedList的静态内部类
//从Node的定义可以看出链表是一个双端链表的结构。
private static class Node<E> {
E item; //元素 - 对应上图
Node<E> next; //下一个元素连接点 - 对应上图
Node<E> prev; //上一个元素连接点 - 对应上图
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
构造方法
LinkedList有两个构造方法，一个用于构造一个空的链表，一个用已有的集合创建链表。
public LinkedList() { }
//构造包含指定的集合，按集合返回它们的顺序迭代器。
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);//添加所有元素
}
添加 - add(E e)
add(E e)用于将元素添加到链表尾部
//将指定的元素追加到此列表的末尾
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
//链接e作为最后一个元素。
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;//指向链表尾部
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);//以尾部为前驱节点创建一个新节点
last = newNode;//将链表尾部指向新节点
if (l == null)//如果链表为空，那么该节点既是头节点也是尾节点
first = newNode;
else//链表不为空，那么将该结点作为原链表尾部的后继节点
l.next = newNode;
size++;//增加尺寸
modCount++;//增加修改次数
}
添加 - add(int index,E e)
add(int index,E e)用于在指定位置添加元素
public void add(int index, E element) {
//检查索引是否处于[0-size]之间，不在抛出异常
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
//添加在链表尾部
linkLast(element);
else
//添加在链表中间
linkBefore(element, node(index));
}
private void checkPositionIndex(int index) {
if (!isPositionIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private boolean isPositionIndex(int index) {
return index >= 0 && index <= size;
}
//该方法返回指定位置的节点 - 遍历获取
//根据index是靠近头部还是尾部选择不同的遍历方向
Node<E> node(int index) {
//如果索引位置靠链表前半部分，从头开始遍历
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
}
//否则，从尾开始遍历
else {
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
//在非空节点成功之前插入元素e。
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
final Node<E> pred = succ.prev;//succ的上一个节点
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);//对succ节点创建
succ.prev = newNode;//succ的上一个节点指向新节点
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;//
size++;
modCount++;
}
创建newNode节点，将newNode的后继指针指向succ，前驱指针指向pred
将succ的前驱指针指向newNode
根据pred是否为null，进行不同操作。
- 如果pred为null，说明该节点插入在头节点之前，要重置first头节点
- 如果pred不为null，那么直接将pred的后继指针指向newNode即可
添加 - addAll方法
addAll有两个重载方法，一个参数的方法表示将集合元素添加到链表尾部，而两个参数的方法指定了开始插入的位置。
//将集合插入到链表尾部，即开始索引位置为size
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
//将集合从指定位置开始插入
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
//Step 1:检查index范围
checkPositionIndex(index);
//Step 2:得到集合的数据
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
if (numNew == 0)
return false;
//Step 3：得到插入位置的前驱节点和后继节点
Node<E> pred, succ;
//如果插入位置为尾部，前驱节点为last，后继节点为null
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
}
//否则，调用node()方法得到后继节点，再得到前驱节点
else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
//Step 4：遍历数据将数据插入
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
//创建新节点
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
//如果插入位置在链表头部
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
pred = newNode;
}
//如果插入位置在尾部，重置last节点
if (succ == null) {
last = pred;
}
//否则，将插入的链表与先前链表连接起来
else {
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
添加 - addFirst(E e)方法
addFirst()方法用于将元素添加到链表头部
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first;
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);//新建节点，以头节点为后继节点
first = newNode;
//如果链表为空，last节点也指向该节点
if (f == null)
last = newNode;
//否则，将头节点的前驱指针指向新节点
else
f.prev = newNode;
size++;
modCount++;
}
添加 - addLast(E e)方法
addLast()方法用于将元素添加到链表尾部，与add()方法一样。所以实现也一样。
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
添加 - offer(E e)方法
offer(E e)方法用于将数据添加到链表尾部，其内部调用了add(E e)方法
public boolean offer(E e) {
return add(e);
}
添加 - offerFirst(E e)方法
offerFirst()方法用于将数据插入链表头部，与addFirst的区别在于该方法可以返回布尔值，而addFirst的返回值为void。
public boolean offerFirst(E e) {
addFirst(e);
return true;
}
添加 - offerLast(E e)方法
offerLast()与addLast()的区别和offerFirst()和addFirst()的区别一样
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);
return true;
}
添加操作总结
- 将数据插入到链表尾部
- boolean add(E e):
- void addLast(E e)
- boolean offerLast(E e)
- 将数据插入到链表头部
- void addFirst(E e)
- boolean offerFirst(E e)
- 将数据插入到指定索引位置
- boolean add(int index,E e)
检索操作 - get(int index)
get(int index)方法根据指定索引返回数据，如果索引越界，那么会抛出异常。
public E get(int index) {
//检查边界
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
获得位置为0的头节点数据
LinkedList中有多种方法可以获得头节点的数据，实现大同小异，区别在于对链表为空时的处理，是抛出异常还是返回null。主要方法有getFirst()、element()、peek()、peekFirst()等方法。其中getFirst()和element()方法将会在链表为空时，抛出异常。
//如果头节点没有数据抛异常
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
//如果头节点没有数据抛异常
public E element() {
return getFirst();
}
//如果头节点没有数据返回null
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
//如果头节点没有数据返回null
public E peekFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
获得位置为size-1的尾节点数据
获得尾节点数据的方法有getLast()和peekLast()
//如果尾节点无数据抛异常
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
//如果尾节点无数据返回null
public E peekLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
}
根据对象得到索引
根据对象得到索引分为两种，一种是第一个匹配的索引，一个是最后一个匹配的索引，实现的在于一个从前往后遍历，一个从后往前遍历。
//返回第一个匹配的索引
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) {
//从头往后遍历
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null)
return index;
index++;
}
} else {
//从头往后遍历
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}
//返回最后一个匹配的索引
public int lastIndexOf(Object o) {
int index = size;
if (o == null) {
//从后向前遍历
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (x.item == null)
return index;
}
} else {
//从后向前遍历
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (o.equals(x.item))
return index;
}
}
return -1;
}
检查链表是否包含某对象
contains(Object o)方法检查对象o是否存在于链表中
//只要返回结果不是-1，那就说明该对象存在于链表中
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
检索操作总结
检索操作分为按照位置得到对象以及按照对象得到位置两种方式，其中按照对象得到位置的方法有indexOf()和lastIndexOf()；
按照位置得到对象有如下方法：
- 根据任意位置得到数据的get(int index)方法，当index越界会抛出异常
- 获得头节点数据
- getFirst()和element()方法在链表为空时会抛出NoSuchElementException
- peek()和peekFirst()方法在链表为空时会返回null
- 获得尾节点数据
- getLast()在链表为空时会抛出NoSuchElementException
- peekLast()在链表为空时会返回null
删除指定对象
当删除指定对象时，只需调用remove(Object o)即可，不过该方法一次只会删除一个匹配的对象，如果删除了匹配对象，返回true，否则false。
public boolean remove(Object o) {
//如果删除对象为null
if (o == null) {
//从前向后遍历
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
//一旦匹配，调用unlink()方法和返回true
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
//从前向后遍历
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
//一旦匹配，调用unlink()方法和返回true
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);//移除
return true;
}
}
}
return false;
}
//一旦匹配，就会调用unlink()方法将该节点从链表中移除。
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;//得到后继节点
final Node<E> prev = x.prev;//得到前驱节点
//删除前驱指针
if (prev == null) {
first = next;如果删除的节点是头节点,令头节点指向该节点的后继节点
} else {
prev.next = next;//将前驱节点的后继节点指向后继节点
x.prev = null;
}
//删除后继指针
if (next == null) {
last = prev;//如果删除的节点是尾节点,令尾节点指向该节点的前驱节点
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
按照位置删除对象
boolean remove(int index)方法用于删除任意位置的元素，如果删除成功将返回true，否则返回false。
public E remove(int index) {
//检查index范围
checkElementIndex(index);
//将节点删除
return unlink(node(index));
}
删除头节点的对象
删除头节点的对象的方法有很多，包括remove()、removeFirst()、pop()、poll()、pollFirst()，其中前三个方法在链表为空时将抛出NoSuchElementException，后两个方法在链表为空时将返回null。
//头节点为null抛异常
public E remove() {
return removeFirst();
}
//头节点为null抛异常
public E pop() {
return removeFirst();
}
//头节点为null抛异常
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
//头节点为null返回null
public E poll() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
//头节点为null返回null
public E pollFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
/**
* 取消链接非空的第一个节点f。
*/
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
final E element = f.item; //元素
final Node<E> next = f.next;//下一个节点
f.item = null; //置空 help GC
f.next = null; //置空 help GC
first = next; //将头节点指向下一个节点
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
删除尾节点的对象
删除尾节点的对象的方法有removeLast()和pollLast()
//尾节点为null抛异常
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
//尾节点为null返回null
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
/**
* 取消链接非空的最后一个节点l。原理同删除首节点一样
*/
private E unlinkLast(Node<E> l) {
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--;
modCount++;
return element;
}
删除操作总结
删除操作由很多种方法：
- 按照指定对象删除：boolean remove(Object o)，一次只会删除一个匹配的对象
- 按照指定位置删除
- 删除任意位置的对象：E remove(int index),当index越界时会抛出异常
- 删除头节点位置的对象
- 在链表为空时抛出异常：E remove()、E removeFirst()、E pop()
- 在链表为空时返回null：E poll()、E pollFirst()
- 删除尾节点位置的对象
- 在链表为空时抛出异常：E removeLast()
- 在链表为空时返回null：E pollLast()
总结
LinkedList是基于双端链表的List，其内部的实现源于对链表的操作，所以适用于频繁增加、删除的情况；该类不是线程安全的；另外，由于LinkedList实现了Queue接口，所以LinkedList不止有队列的接口，还有栈的接口，可以使用LinkedList作为队列和栈的实现。
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