LinkedList 基本示例及源码解析

Java框架

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2019-6-27


一、JavaDoc 简介

  1. LinkedList双向链表,实现了List的 双向队列接口,实现了所有list可选择性操作,允许存储任何元素(包括null值)
  2. 所有的操作都可以表现为双向性的,遍历的时候会从首部到尾部进行遍历,直到找到最近的元素位置
  3. 注意这个实现不是线程安全的, 如果多个线程并发访问链表,并且至少其中的一个线程修改了链表的结构,那么这个链表必须进行外部加锁。(结构化的操作指的是任何添加或者删除至少一个元素的操作,仅仅对已有元素的值进行修改不是结构化的操作)。
  4. List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…)),可以用这种链表做同步访问,但是最好在创建的时间就这样做,避免意外的非同步对链表的访问
  5. 迭代器返回的iterators 和 listIterator方法会造成fail-fast机制:如果链表在生成迭代器之后被结构化的修改了,除了使用iterator独有的remove方法外,都会抛出并发修改的异常。因此,在面对并发修改的时候,这个迭代器能够快速失败,从而避免非确定性的问题

二、LinkedList 继承接口和实现类介绍

java.util.LinkedList 继承了 AbstractSequentialList 并实现了List , Deque , Cloneable 接口,以及Serializable 接口

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {}

类之间的继承体系如下:

下面就对继承树中的部分节点进行大致介绍:

AbstractSequentialList 介绍:
这个接口是List一系列子类接口的核心接口,以求最大限度的减少实现此接口的工作量,由顺序访问数据存储(例如链接链表)支持。对于随机访问的数据(像是数组),AbstractList 应该优先被使用这个接口可以说是与AbstractList类相反的,它实现了随机访问方法,提供了get(int index),set(int index,E element), add(int index,E element) and remove(int index)方法

对于程序员来说:

要实现一个列表,程序员只需要扩展这个类并且提供listIterator 和 size方法即可。
对于不可修改的列表来说, 程序员需要实现列表迭代器的 hasNext(), next(), hasPrevious(),
previous 和 index 方法

AbstractList 介绍:

这个接口也是List继承类层次的核心接口,以求最大限度的减少实现此接口的工作量,由顺序访问
数据存储(例如链接链表)支持。对于顺序访问的数据(像是链表),AbstractSequentialList 应该优先被使用,
如果需要实现不可修改的list,程序员需要扩展这个类,list需要实现get(int) 方法和List.size()方法
如果需要实现可修改的list,程序员必须额外重写set(int,Object) set(int,E)方法(否则会抛出
UnsupportedOperationException的异常),如果list是可变大小的,程序员必须额外重写add(int,Object) , add(int, E) and remove(int) 方法

AbstractCollection 介绍:

这个接口是Collection接口的一个核心实现,尽量减少实现此接口所需的工作量
为了实现不可修改的collection,程序员应该继承这个类并提供呢iterator和size 方法
为了实现可修改的collection,程序团需要额外重写类的add方法,iterator方法返回的Iterator迭代器也必须实现remove方法

三、LinkedList 基本方法介绍

上面看完了LinkedList 的继承体系之后,来看看LinkedList的基本方法说明

添加
    add():
    ----> 1. add(E e) :  直接在'末尾'处添加元素
  ----> 2. add(int index,E element) : 在'指定索引处添'加元素
  ----> 3. addAll(Collections<? extends E> c) : 在'末尾'处添加一个collection集合
  ----> 4. addAll(int index,Collections<? extends E> c):在'指定位置'添加一个collection集合
  ----> 5. addFirst(E e): 在'头部'添加指定元素
  ----> 6. addLast(E e): 在'尾部'添加指定元素
  
  offer():
  ----> 1. offer(E e): 在链表'末尾'添加元素
  ----> 2. offerFirst(E e): 在'链表头'添加指定元素
  ----> 3. offerLast(E e): 在'链表尾'添加指定元素
  
  push(E e): 在'头部'压入元素
  
移除
  
  poll():
  ----> 1. poll(): 访问并移除'首部'元素
  ----> 2. pollFirst(): 访问并移除'首部'元素
  ----> 3. pollLast(): 访问并移除'尾部'元素
  
  pop(): 从列表代表的堆栈中弹出元素,从'头部'弹出
  
  remove(): 
  ----> 1. remove(): 移除并返回'首部'元素
  ----> 2. remove(int index) : 移除'指定索引'处的元素
  ----> 3. remove(Object o): 移除指定元素
  ----> 4. removeFirst(): 移除并返回'第一个'元素
  ----> 5. removeFirstOccurrence(Object o): 从头到尾遍历,移除'第一次'出现的元素
  ----> 6. removeLast(): 移除并返回'最后一个'元素
  ----> 7. removeLastOccurrence(Object o): 从头到尾遍历,移除'最后一次'出现的元素
  
  clear(): 清空所有元素
  
访问

    peek(): 
  ----> 1. peek(): 只访问,不移除'首部'元素
  ----> 2. peekFirst(): 只访问,不移除'首部'元素,如果链表不包含任何元素,则返回null
  ----> 3. peekLast(): 只访问,不移除'尾部'元素,如果链表不包含任何元素,返回null
  
  element(): 只访问,不移除'头部'元素
    
  get():
  ----> 1. get(int index): 返回'指定索引'处的元素
  ----> 2. getFirst(): 返回'第一个'元素
  ----> 3. getLast(): 返回'最后一个'元素

  indexOf(Object o): 检索某个元素'第一次'出现所在的位置
  LastIndexOf(Object o): 检索某个元素'最后一次'出现的位置
  
 其他
 
    clone() : 返回一个链表的拷贝,返回值为Object 类型
  contains(Object o): 判断链表是否包含某个元素
  descendingIterator(): 返回一个迭代器,里面的元素是倒叙返回的
  listIterator(int index) : 在指定索引处创建一个'双向遍历迭代器'
    set(int index, E element): 替换某个位置处的元素
  size() : 返回链表的长度
  spliterator(): 创建一个后期绑定并快速失败的元素
  toArray(): 将链表转变为数组返回
  
  
    

四、LinkedList 基本方法使用

学以致用,熟悉了上面基本方法之后,来简单做一个demo测试一下上面的方法:

/** 
 * 此方法描述
 * LinedList 集合的基本使用
 */
public class LinkedListTest {

    public static void main(String[] args) {

        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("111");
        list.add("222");
        list.add("333");
        list.add(1,"123");

        // 分别在头部和尾部添加元素
        list.addFirst("top");
        list.addLast("bottom");
        System.out.println(list);

        // 数组克隆
        Object listClone = list.clone();
        System.out.println(listClone);

        // 创建一个首尾互换的迭代器
        Iterator<String> it = list.descendingIterator();
        while (it.hasNext()){
            System.out.print(it.next() + " ");
        }
        System.out.println();
        list.clear();
        System.out.println("list.contains('111') ? " + list.contains("111"));

        Collection<String> collec = Arrays.asList("123","213","321");
        list.addAll(collec);
        System.out.println(list);
        System.out.println("list.element = " + list.element());
        System.out.println("list.get(2) = " + list.get(2));
        System.out.println("list.getFirst() = " + list.getFirst());
        System.out.println("list.getLast() = " + list.getLast());

        // 检索指定元素出现的位置
        System.out.println("list.indexOf(213) = " + list.indexOf("213"));
        list.add("123");
        System.out.println("list.lastIndexOf(123) = " + list.lastIndexOf("123"));
        // 在首部和尾部添加元素
        list.offerFirst("first");
        list.offerLast("999");
        System.out.println("list = " + list);
        list.offer("last");
        // 只访问,不移除指定元素
        System.out.println("list.peek() = " + list.peek());
        System.out.println("list.peekFirst() = " + list.peekFirst());
        System.out.println("list.peekLast() = " + list.peekLast());

        // 访问并移除元素
        System.out.println("list.poll() = " + list.poll());
        System.out.println("list.pollFirst() = " + list.pollFirst());
        System.out.println("list.pollLast() = " + list.pollLast());
        System.out.println("list = " + list);
        // 从首部弹出元素
        list.pop();
        // 压入元素
        list.push("123");
        System.out.println("list.size() = " + list.size());
        System.out.println("list = " + list);

        // remove操作
        System.out.println(list.remove());
        System.out.println(list.remove(1));
        System.out.println(list.remove("999"));
        System.out.println(list.removeFirst());
        System.out.println("list = " + list);

        list.addAll(collec);
        list.addFirst("123");
        list.addLast("123");
        System.out.println("list = " + list);
        list.removeFirstOccurrence("123");
        list.removeLastOccurrence("123");
        list.removeLast();
        System.out.println("list = " + list);
        list.addFirst("top");
        list.addLast("bottom");
        list.set(2,"321");
        System.out.println("list = " + list);
        System.out.println("--------------------------");

        // 创建一个list的双向链表
        ListIterator<String> listIterator = list.listIterator();
        while(listIterator.hasNext()){
            // 移到list的末端
            System.out.println(listIterator.next());
        }
        System.out.println("--------------------------");
        while (listIterator.hasPrevious()){
            // 移到list的首端
            System.out.println(listIterator.previous());
        }   
    }
}

Console:

-------1------- [top, 111, 123, 222, 333, bottom]
-------2-------[top, 111, 123, 222, 333, bottom]
bottom 333 222 123 111 top 
list.contains('111') ? false
[123, 213, 321]
list.element = 123
list.get(2) = 321
list.getFirst() = 123
list.getLast() = 321
list.indexOf(213) = 1
list.lastIndexOf(123) = 3
-------4------- [first, 123, 213, 321, 123, 999]
list.peek() = first
list.peekFirst() = first
list.peekLast() = last
list.poll() = first
list.pollFirst() = 123
list.pollLast() = last
-------5------- [213, 321, 123, 999]
list.size() = 4
-------6------- [123, 321, 123, 999]
123
123
true
321
-------7------- []
-------8------- [123, 123, 213, 321, 123]
list = [123, 213]
-------9------- [top, 123, 321, bottom]
--------------------------
top
123
321
bottom
--------------------------
bottom
321
123
top

五、LinkedList 内部结构以及基本元素声明

  1. 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

  1. 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
  1. 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:

包括方法有:

  • add(E e)

  • add(int index, E element)

  • addAll(Collection<? extends E> c)

  • addAll(int index, Collection<? extends E> 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++;
    }
  1. 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
  2. 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++;
    }
  1. 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。
  2. 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) :

                
    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<? extends E> 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);
  1. 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
  2. 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
  3. 然后再扩容数组,增加修改次数

addAll(Collections<? extends E> 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

取出元素

包括方法有:

  • peek()
  • peekFirst()
  • peekLast()
  • element()
  • get(int index)
  • getFirst()
  • getLast()
  • indexOf(Object o)
  • lastIndexOf(Object o)

peek()

    /**
    *   只是访问,但是不移除链表的头元素
    */
    public E peek() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
    }

peek() 源码比较简单,直接找到链表的第一个节点,判断是否为null,如果为null,返回null,否则返回链首的元素

peekFirst() : 源码和peek() 相同

peekLast():

    /**
    * 访问,但是不移除链表中的最后一个元素
    * 或者返回null如果链表是空链表
    */
    public E peekLast() {
        final Node<E> l = last;
        return (l == null) ? null : l.item;
    }

源码也比较好理解

element() :

    /**
    * 只是访问,但是不移除链表的第一个元素
    */
    public E element() {
        return getFirst();
    }

    public E getFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return f.item;
    }

与peek()相同的地方都是访问链表的第一个元素,不同是element元素在链表为null的时候会报空指针异常

****get(int index) :

    /*
    * 返回链表中指定位置的元素
    */ 
    public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }

    // 返回指定索引下的元素的非空节点
    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;
        }
    }

get(int index)源码也是比较好理解,首先对下标进行越界检查,没有越界的话直接找到索引位置对应的node节点,进行返回

getFirst() :源码和element()相同

getLast(): 直接找到最后一个元素进行返回,和getFist几乎相同

indexOf(Object o) :

    /*
    * 返回第一次出现指定元素的位置,或者-1如果不包含指定元素。
    */
    public int indexOf(Object o) {
        int index = 0;
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null)
                    return index;
                index++;
            }
        } else {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item))
                    return index;
                index++;
            }
        }
        return -1;
    }

两种情况:

  1. 如果需要检索的元素是null,对元素链表进行遍历,返回x的元素为空的位置
  2. 如果需要检索的元素不是null,对元素的链表遍历,直到找到相同的元素,返回元素下标

lastIndexOf(Object o) :

    /*
    * 返回最后一次出现指定元素的位置,或者-1如果不包含指定元素。
    */
    public int lastIndexOf(Object o) {
        int index = size;
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
                index--;
                if (x.item == null)
                    return index;
            }
        } else {
            for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
                index--;
                if (o.equals(x.item))
                    return index;
            }
        }
        return -1;
    }

从IndexOf(Object o)源码反向理解

删除

删除节点的示意图如下:

包括的方法有:

  • poll()
  • pollFirst()
  • pollLast()
  • pop()
  • remove()
  • remove(int index)
  • remove(Object o)
  • removeFirst()
  • removeFirstOccurrence(Object o)
  • removeLast()
  • removeLastOccurrence(Object o)
  • clear()

poll() :

    /*
    * 访问并移除链表中指定元素
    */
    public E poll() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }

    // 断开第一个非空节点
    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;
    }

poll()方法也比较简单直接,首先通过Node方法找到第一个链表头,然后把链表的元素和链表头指向的next元素置空,再把next节点的元素变为头节点的元素

pollFirst() : 与poll() 源码相同

pollLast(): 与poll() 源码很相似,不再解释

pop()

            
    /*
        * 弹出链表的指定元素,换句话说,移除并返回链表中第一个元素
      */
    public E removeFirst() {
      final Node<E> f = first;
      if (f == null)
        throw new NoSuchElementException();
      return unlinkFirst(f);
    }

    // unlinkFirst 源码上面👆有

removeFirst源码就多了如果首部元素为null,就直接抛出异常的操作

remove(int index):

    /*
    * 移除链表指定位置的元素
    */
    public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        // 找到index 的节点,断开指定节点
        return unlink(node(index));
    }

    // 断开指定节点
    E unlink(Node<E> x) {
        // 找到链接节点的元素,next节点和prev节点
        final E element = x.item;
        final Node<E> next = x.next;
        final Node<E> prev = x.prev;

        if (prev == null) {
            first = next;
        } else {
            prev.next = next;
            x.prev = null;
        }

        if (next == null) {
            last = prev;
        } else {
            next.prev = prev;
            x.next = null;
        }

        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

remove(Object o)

    /*
    * 移除列表中第一次出现的指定元素,如果存在的话。如果列表不包含指定元素,则不会改变,
    * 更进一步来说,移除索引最小的元素,前提是(o == null ? get(i) == null : o.equals(get(i)))
    */
    public boolean remove(Object o) {
        // 如果o为null
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                // 匹配null对象,删除控对象,返回true
                if (x.item == null) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        } else {
            // 如果不为null
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                // 匹配对应节点,返回true
                if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

removeFirst() 和remove() 源码相同

removeFirstOccurrence(Object o)和 remove(Object o) 源码相同

removeLast() 和 pollLast() 相同

removeLastOccurrence(Object o) 和 removeFirstOccurrence(Object o) 相似

clear()

        
    /*
    * 清空所有元素
    */
    public void clear() {
        // 遍历元素,把元素的值置为null
        for (Node<E> x = first; x != null; ) {
            Node<E> next = x.next;
            x.item = null;
            x.next = null;
            x.prev = null;
            x = next;
        }
        first = last = null;
        size = 0;
        modCount++;
    }

clear()方法,先找到链表头,循环遍历每一项,把每一项的prev,item,next属性置空,最后再清除first和last节点,注意源码有一点,x = next ,这行代码是向后遍历的意思,根据next的元素再继续向后查找

其他方法

链表最常用的方法就是添加、查找、删除,下面来介绍一下其他的方法

clone()

    /*
    * 链表复制
    */
    public Object clone() {
        // 此处的clone 
        LinkedList<E> clone = superClone();

        // Put clone into "virgin" state
        clone.first = clone.last = null;
        clone.size = 0;
        clone.modCount = 0;

        // Initialize clone with our elements
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
            clone.add(x.item);

        return clone;
    }

    private LinkedList<E> superClone() {
        try {
            return (LinkedList<E>) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new InternalError(e);
        }
    }
        // 本地方法
        protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

clone() 方法调用superClone()能够获取拷贝过后的值,但是为什么要把first和last置为null,debug的时候就发现clone对象所有的值都为null了,而且为什么又要循环遍历链表再添加一遍?

contains(Object o) : 和index源码几乎相同

set(int index, E element)

        
    /*
    * 在指定位置替换指定元素
    */
    public E set(int index, E element) {
            // 越界检查
        checkElementIndex(index);
        // 找到索引元素所在的位置
        Node<E> x = node(index);
        // 元素替换操作,返回替换之前的元素
        E oldVal = x.item;
        x.item = element;
        return oldVal;
    }

descendingIterator()

        
    public Iterator<E> descendingIterator() {
        return new DescendingIterator();
    }

    private class DescendingIterator implements Iterator<E> {
        private final ListItr itr = new ListItr(size());
        public boolean hasNext() {
            return itr.hasPrevious();
        }
        public E next() {
            return itr.previous();
        }
        public void remove() {
            itr.remove();
        }
    }

descendingIterator 就相当于创建了一个倒置的Iterator,倒叙遍历

listIterator(int index) :

        
    /*
    * 在指定位置上返回一个列表的迭代器,这个list-Iterator是有快速失败机制的
    * 可以参见我的另一篇文章 ArrayList 源码解析
    */
    public ListIterator<E> listIterator(int index) {
        checkPositionIndex(index);
        return new ListItr(index);
    }

        // ListItr 是LinkedList的一个内部类
        private class ListItr implements ListIterator<E> {
        // 上一个被返回的节点
        private Node<E> lastReturned;
        // 下一个节点
        private Node<E> next;
        // 下一个下标
        private int nextIndex;
        // 期望的修改次数 = 修改次数,用于判断并发情况
        private int expectedModCount = modCount;

        // 在指定位置创建一个迭代器
        ListItr(int index) {
            next = (index == size) ? null : node(index);
            nextIndex = index;
        }
                
        // 判断是否有下一个元素
        // 判断的标准是下一个索引的值 < size ,说明当前位置最大 = 链表的容量
        public boolean hasNext() {
            return nextIndex < size;
        }

        // 查找下一个元素
        public E next() {
            checkForComodification();
            if (!hasNext())
                throw new NoSuchElementException();
                        
            lastReturned = next;
            // 指向下一个元素
            next = next.next;
            nextIndex++;
            return lastReturned.item;
        }
                
        // 是否有之前的元素
        public boolean hasPrevious() {
            // 通过元素索引是否等于0,来判断是否达到开头。
            return nextIndex > 0;
        }
                
        // 遍历之前的元素
        public E previous() {
            checkForComodification();
            if (!hasPrevious())
                throw new NoSuchElementException();
                         // next指向链表的上一个元素
            lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev;
            nextIndex--;
            return lastReturned.item;
        }
                
        // 下一个索引
        public int nextIndex() {
            return nextIndex;
        }

        // 上一个索引
        public int previousIndex() {
            return nextIndex - 1;
        }

        // 移除元素,有fail-fast机制
        public void remove() {
            checkForComodification();
            if (lastReturned == null)
                throw new IllegalStateException();

            Node<E> lastNext = lastReturned.next;
            unlink(lastReturned);
            if (next == lastReturned)
                next = lastNext;
            else
                nextIndex--;
            lastReturned = null;
            expectedModCount++;
        }
                
        // 设置当前节点为e,有fail-fast机制
        public void set(E e) {
            if (lastReturned == null)
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();
            lastReturned.item = e;
        }
                
        // 将e添加到当前节点的前面,也有fail-fast机制
        public void add(E e) {
            checkForComodification();
            lastReturned = null;
            if (next == null)
                linkLast(e);
            else
                linkBefore(e, next);
            nextIndex++;
            expectedModCount++;
        }
                
        // jdk1.8引入,用于快速遍历链表元素
        public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
            Objects.requireNonNull(action);
            while (modCount == expectedModCount && nextIndex < size) {
                action.accept(next.item);
                lastReturned = next;
                next = next.next;
                nextIndex++;
            }
            checkForComodification();
        }

        // 判断 “modCount和expectedModCount是否相等”,依次来实现fail-fast机制
        final void checkForComodification() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

toArray()

    
    /*
    * 返回LinkedList的Object[]数组
    */
    public Object[] toArray() {
        Object[] result = new Object[size];
        int i = 0;
        //将链表中所有节点的数据都添加到Object[]数组中
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
          result[i++] = x.item;
        return result;
    }

toArray(T[] a)

    /*
    * 返回LinkedList的模板数组。所谓模板数组,即可以将T设为任意的数据类型
    */
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        // 若数组a的大小 < LinkedList的元素个数(意味着数组a不能容纳LinkedList中全部元素)
        // 则新建一个T[]数组,T[]的大小为LinkedList大小,并将该T[]赋值给a。
        if (a.length < size)
            a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(
                                a.getClass().getComponentType(), size);
        //将链表中所有节点的数据都添加到数组a中
        int i = 0;
        Object[] result = a;
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
            result[i++] = x.item;

        if (a.length > size)
            a[size] = null;

        return a;
    }

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

文章参考:

Java 集合系列05之 LinkedList详细介绍(源码解析)和使用示例

作者:c旋儿