LinkedList 基本示例及源码解析(一)（下）

更新时间：2022-08-14 19:25:21

五、LinkedList 内部结构以及基本元素声明

LinkedList内部结构是一个双向链表，具体示意图如下

每一个链表都是一个Node节点，由三个元素组成

private static class Node<E> {
        // Node节点的元素
        E item;
        // 指向下一个元素
        Node<E> next;
        // 指向上一个元素
        Node<E> prev;
        // 节点构造函数
        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
}

first 节点也是头节点， last节点也是尾节点

LinkedList 中有三个元素，分别是

transient int size = 0; // 链表的容量
transient Node<E> first; // 指向第一个节点
transient Node<E> last; // 指向最后一个节点

LinkedList 有两个构造函数，一个是空构造函数，不添加任何元素，一种是创建的时候就接收一个Collection集合。

/**
     * 空构造函数
     */
    public LinkedList() {}
    /**
     * 创建一个包含指定元素的构造函数
     */
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
      this();
      addAll(c);
    }

六、LinkedList 具体源码分析

前言: 此源码是作者根据上面的代码示例一步一步跟进去的，如果有哪些疑问或者讲的不正确的地方，请与作者联系。

添加

添加的具体流程示意图：

LinkedList 基本示例及源码解析(一)（下）

包括方法有：

add(E e)
add(int index, E element)
addAll(CollectionE> c)
addAll(int index, CollectionE> c)
addFirst(E e)
addLast(E e)
offer(E e)
offerFirst(E e)
offerLast(E e)

下面对这些方法逐个分析其源码：

add(E e) ：

// 添加指定元素至list末尾
    public boolean add(E e) {
          linkLast(e);
          return true;
    }
        // 真正添加节点的操作
    void linkLast(E e) {
      final Node<E> l = last;
        // 生成一个Node节点
      final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);      last = newNode;
        // 如果l = null，代表的是第一个节点，所以这个节点即是头节点
        // 又是尾节点
      if (l == null)
          first = newNode;
      else
        // 如果不是的话，那么就让该节点的next 指向新的节点
          l.next = newNode;
      size++;
      modCount++;
    }

比如第一次添加的是111，此时链表中还没有节点，所以此时的尾节点last 为null, 生成新的节点，所以此时的尾节点也就是111，所以这个 111 也是头节点，再进行扩容，修改次数对应增加

第二次添加的是 222，此时链表中已经有了一个节点，新添加的节点会添加到尾部，刚刚添加的111 就当作头节点来使用，222被添加到111的节点后面。

add(int index,E e) :

/**
      *在指定位置插入指定的元素
      */
    public void add(int index, E element) {
        // 下标检查
        checkPositionIndex(index);
        if (index == size)
              // 如果需要插入的位置和链表的长度相同，就在链表的最后添加
            linkLast(element);
        else
              // 否则就链接在此位置的前面
            linkBefore(element, node(index));
    }
        // 越界检查
    private void checkPositionIndex(int index) {
          if (!isPositionIndex(index))
              throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }
        // 判断参数是否是有效位置(对于迭代或者添加操作来说)
        private boolean isPositionIndex(int index) {
        return index >= 0 && index <= size;
    }
        // linkLast 上面已经介绍过
        // 查找索引所在的节点
        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;
        }
    }
        // 在非空节点插入元素
        void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
          // succ 即是插入位置的节点
            // 查找该位置处的前面一个节点
        final Node<E> pred = succ.prev;
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

例如在位置为1处添加值为123 的元素，首先对下标进行越界检查，判断这个位置是否等于链表的长度，如果与链表长度相同，就往最后插入，如果不同的话，就在索引的前面插入。

下标为1 处并不等于索引的长度，所以在索引前面插入，首先对查找 1 这个位置的节点是哪个，并获取这个节点的前面一个节点，在判断这个位置的前一个节点是否为null，如果是null，那么这个此处位置的元素就被当作头节点，如果不是的话，头节点的next 节点就指向123

addFirst(E e) :

// 在头节点插入元素
    public void addFirst(E e) {
        linkFirst(e);
    }
    private void linkFirst(E e) {
        // 先找到first 节点
        final Node<E> f = first;
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
        first = newNode;
        if (f == null)
            // f 为null，也就代表着没有头节点
            last = newNode;
        else
            f.prev = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

例如要添加top 元素至链表的首部，需要先找到first节点，如果first节点为null，也就说明没有头节点，如果不为null，则头节点的prev节点是新插入的节点。

addLast(E e) :

/**
        *    在末尾处添加节点
        */
    public void addLast(E e) {
        linkLast(e);
    }
        // 链接末尾处的节点
    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++;
    }

方法逻辑与在头节点插入基本相同

addAll(Collections c) :

/**
        * 在链表中批量添加数据
        */
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        return addAll(size, c);
    }
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
               // 越界检查
        checkPositionIndex(index);
          // 把集合转换为数组
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        if (numNew == 0)
            return false;
        Node<E> pred, succ;
          // 直接在末尾添加，所以index = size
        if (index == size) {
            succ = null;
            pred = last;
        } else {
            succ = node(index);
            pred = succ.prev;
        }
          // 遍历每个数组
        for (Object o : a) {
            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
              // 先对应生成节点，再进行节点的链接
            Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
            if (pred == null)
                first = newNode;
            else
                pred.next = newNode;
            pred = newNode;
        }
        if (succ == null) {
            last = pred;
        } else {
            pred.next = succ;
            succ.prev = pred;
        }
        size += numNew;
        modCount++;
        return true;
    }

Collection<String> collec = Arrays.asList("123","213","321");
list.addAll(collec);

例如要插入一个Collection为123,213,321 的集合，没有指定插入元素的位置，默认是向链表的尾部进行链接，首先会进行数组越界检查，然后会把集合转换为数组，在判断数组的大小是否为0，为0返回，不为0，继续下面操作

因为是直接向链尾插入，所以index = size，然后遍历每个数组，首先生成对应的节点，在对节点进行链接，因为succ 是null，此时last 节点 = pred，这个时候的pred节点就是遍历数组完成后的最后一个节点

然后再扩容数组，增加修改次数

addAll(Collections c) : 这个方法的源码同上

offer也是对元素进行添加操作，源码和add方法相同

offerFirst(E e)和addFirst(E e) 源码相同

offerLast(E e)和addLast(E e) 源码相同)

push(E e) 和addFirst(E e) 源码相同

后记 : 笔者才疏学浅，如果有哪处错误产生误导，请及时与笔者联系更正，一起共建积极向上的it氛围

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LinkedList 基本示例及源码解析(一)（下）

五、LinkedList 内部结构以及基本元素声明

六、LinkedList 具体源码分析

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