LinkedList部分底层源码分析

news2024/11/27 18:43:46

JDK版本为1.8.0_271，以插入和删除元素为例，LinkedList部分源码如下：

//属性，底层结构为双向链表
transient Node<E> first; //记录第一个结点的位置
transient Node<E> last; //记录最后一个结点的尾元素
transient int size = 0; //记录链表的元素个数

//内部Node类定义如下
private static class Node<E> {
    E item; //节点数据
    Node<E> next; //下一个结点
    Node<E> prev; //前一个结点

    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

//构造器
public LinkedList() {
}

//方法：add()相关方法
public boolean add(E e) {
    linkLast(e); //默认把新元素链接到链表尾部
    return true;
}

// 尾部插入一个新节点
void linkLast(E e) {
    final Node<E> l = last; //用 l 记录原来的最后一个结点
    //创建新结点
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    //现在的新结点是最后一个结点了
    last = newNode;
    //如果l==null，说明原来的链表是空的
    if (l == null)
        //那么新结点同时也是第一个结点
        first = newNode;
    else
        //否则把新结点链接到原来的最后一个结点的next中
        l.next = newNode;
    //元素个数增加
    size++;
    //修改次数增加
    modCount++;
}

//方法：获取get()相关方法
public E get(int index) {
    // 校验index是否越界，合法范围:[0,size)
    checkElementIndex(index);
    return node(index).item;
} 

//方法：插入add()相关方法
public void add(int index, E element) {
    checkPositionIndex(index); // 校验index是否越界，合法范围:[0,size)

    if (index == size)//如果index==size，链接到当前链表的尾部
        linkLast(element);
    else
        linkBefore(element, node(index));
}

// 查找index位置节点
Node<E> node(int index) {
    // assert isElementIndex(index);
	/*
	index < (size >> 1)采用二分思想，先将index与长度size的一半比较，如果index<size/2，就只从位置0往后遍历到位置index处；如果index>size/2，就只从位置size往前遍历到位置index处。这样可以减少一部
	分不必要的遍历。
	*/
    //如果index<size/2，就从前往后找目标结点
    if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> x = first;
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
    } else {//否则从后往前找目标结点
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}

//把新结点插入到[index]位置的结点succ前面，succ是[index]位置对应的结点
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
    // assert succ != null;
    final Node<E> pred = succ.prev; //[index]位置的前一个结点

    //新结点的prev是原来[index]位置的前一个结点
    //新结点的next是原来[index]位置的结点
    final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);

    //[index]位置对应的结点的prev指向新结点
    succ.prev = newNode;

    //如果原来[index]位置对应的结点是第一个结点，那么现在新结点是第一个结点
    if (pred == null)
        first = newNode;
    else
        pred.next = newNode;//原来[index]位置的前一个结点的next指向新结点
    size++;
    modCount++;
}

//方法：remove()相关方法
public boolean remove(Object o) {
    //分o是否为空两种情况
    if (o == null) {
        //找到o对应的结点x
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
            if (x.item == null) {
                unlink(x);//删除x结点
                return true;
            }
        }
    } else {
        //找到o对应的结点x
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
            if (o.equals(x.item)) {
                unlink(x);//删除x结点
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}
// 将节点x从链表中取下
E unlink(Node<E> x) {//x是要被删除的结点
    // assert x != null;
    final E element = x.item;//被删除结点的数据
    final Node<E> next = x.next;//被删除结点的下一个结点
    final Node<E> prev = x.prev;//被删除结点的上一个结点

    //如果被删除结点的前面没有结点，说明被删除结点是第一个结点
    if (prev == null) {
        //那么被删除结点的下一个结点变为第一个结点
        first = next;
    } else {//被删除结点不是第一个结点
        //被删除结点的上一个结点的next指向被删除结点的下一个结点
        prev.next = next;
        //断开被删除结点与上一个结点的链接
        x.prev = null;//使得GC回收
    }

    //如果被删除结点的后面没有结点，说明被删除结点是最后一个结点
    if (next == null) {
        //那么被删除结点的上一个结点变为最后一个结点
        last = prev;
    } else {//被删除结点不是最后一个结点
        //被删除结点的下一个结点的prev执行被删除结点的上一个结点
        next.prev = prev;
        //断开被删除结点与下一个结点的连接
        x.next = null;//使得GC回收
    }
    //把被删除结点的数据也置空，使得GC回收
    x.item = null;
    //元素个数减少
    size--;
    //修改次数增加
    modCount++;
    //返回被删除结点的数据
    return element;
}

// 删除index位置的节点
public E remove(int index) { //index是要删除元素的索引位置
    // 校验index范围
    checkElementIndex(index);
    // 将节点x从链表中取下
    return unlink(node(index));
}

// 插入新节点链表头结点
public void addFirst(E e) {
    linkFirst(e);
}
// 链接节点到链表头
private void linkFirst(E e) {
    final Node<E> f = first;	// 获取链表头节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);	// 新建节点
    first = newNode;	// 更新头结点
    if (f == null)	// 原链表为空时
        last = newNode;	// 将链表last指向新的头结点
    else	
        // 双端链表，将原头结点的prev指向新的头结点
        f.prev = newNode;
    size++;	// 链表节点数+1
    modCount++;	// 链表修改次数+1
}



// 获取链表的头结点的元素
public E getFirst() {
    final Node<E> f = first;
    if (f == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return f.item;
}
// addLast尾插法插入节点，getLast获取链表尾结点