【LinkedList】| 深度剥析Java SE 源码合集Ⅰ

news2024/12/25 12:51:41

一. 🦁 LinkedList介绍
二. 🦁 结构以及对应方法分析
- 2.1 结构组成
- - 2.1.1 节点类
  - 2.1.2 成员变量
- 2.2 方法实现
- - 2.2.1 添加add(E e)方法
  - 2.2.2 头尾添加元素
  - - Ⅰ addFirst(E e)
    - Ⅱ addLast(E e)
  - 2.2.3 查找get(int index)方法
  - 2.2.4 删除remove()方法
三. 🦁 总结

一. 🦁 LinkedList介绍

LinkedList 底层用双向链表实现的存储。特点：查询效率低，增删效率高，线程不安全。
双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据节点中都有两个指针，分别指向前
一个节点和后一个节点。所以，从双向链表中的任意一个节点开始，都可以很方便地找到所有节点。
在这里插入图片描述

今天来探索一下LinkedList的源码分析，以便更熟悉Java容器的结构,了解其是如何存储元素的。
探索环境：jdk 11 & idea 2020

二. 🦁 结构以及对应方法分析

2.1 结构组成

由源码可知，LinkedList 不仅继承了AbstractSequentialList，还实现了List，Deque等接口。所以LinkedList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。
在这里插入图片描述

2.1.1 节点类

双向链表由节点类前后连接而成，所以源码中肯定存在该Node类。我们从源码中得知其节点类组成：

item：存储当前节点元素的信息
next：存储当前节点的下一个节点地址信息
prev：存储当前节点的前一个节点地址信息

  private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;
        Node<E> prev;

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

2.1.2 成员变量

这里记录了LinkedList的节点数（size），头节点地址（first），尾节点（last）。

 transient int size = 0;

    /**
     * Pointer to first node.
     */
    transient Node<E> first;

    /**
     * Pointer to last node.
     */
    transient Node<E> last;

2.2 方法实现

2.2.1 添加add(E e)方法

在这里插入图片描述
从这里可知，这个add() 方法调用了linkLast(e)方法，返回一个布尔值。现在我们来看看这个linkLast(e)方法：

  /**
     * Links e as last element.
     */
    void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

从这个方法来看，add()方法的插入是尾插法，将last这个成员变量赋值给l（即l指向最当前节点）,新new一个节点变量newNode<>(l,e,null),并且将其前驱节点指向l，如果 l == null,则第一个节点是newNode；否则直接在当前节点l指向新节点newNode。（modCount是指修改次数）。

在这里插入图片描述

2.2.2 头尾添加元素

Ⅰ addFirst(E e)

我们可以看到这里直接调用了linkFirst(E e)方法。
在这里插入图片描述

 /**
     * Links e as first element.
     */
    private void linkFirst(E e) {
        final Node<E> f = first;
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
        first = newNode;
        if (f == null)
            last = newNode;
        else
            f.prev = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

这里是运用了头插法，将节点插入链表头部，依旧f和前面的l一样，指向当前节点（第一个节点）；然后new 一个新的Node<>(null,e,f),将新节点的后继节点指向当前节点。当前节点不为null的情况下，将当前节点的前驱节点指向新节点，这样一次插入完成。

在这里插入图片描述

Ⅱ addLast(E e)

尾插法同前面的add(E e)。

2.2.3 查找get(int index)方法

在这里插入图片描述
这里调用了两个方法，一个是 checkElementIndex(index)，该方法是用来检查用户输入的下标是否存在，如果不合法的话则会抛出 **IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index))**异常，具体实现如图：

第二个方法是：
在这里插入图片描述
该方法很明显是用来返回获取对应下标元素的值，具体实现如下：

 /**
     * Returns the (non-null) Node at the specified element index.
     */
    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);

        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

这个方法运用了一个技巧：如果index是小于一半LinkedList长度时，则从头节点开始遍历查找；相反如果index大于一半LinkedList长度时，则从尾节点开始查找，这也是双向链表的一个优点。

2.2.4 删除remove()方法

在这里插入图片描述
LinkedList的删除方法比较多，我们就来探索一个常用的remove()，由源码可知，这里调用了removeFirst()方法:

 /**
     * 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);
    }

这里定义了f——>头节点，如果头节点为空，说明f为空，则说该LinkedList没有任何元素，则返回一个NoSuchElementException()错误。否则调用了unlinkFirst(f)方法。

 /**
     * Unlinks non-null first node f.
     */
    private E unlinkFirst(Node<E> f) {
        // assert f == first && f != null;
        final E element = f.item;
        final Node<E> next = f.next;
        f.item = null;
        f.next = null; // help GC
        first = next;
        if (next == null)
            last = null;
        else
            next.prev = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }