前言
上一篇文章对ArrayList的源码进行了一个简单的解析，那么本篇将对ArrayList的“兄弟”集合类LinkedList进行解析，相对于ArrayList而言，LinkedList的源码相对复杂一点点，但还没难道难以阅读的地步，稍微用点心还是可以滴。
那么说到LinkedList，在面试的时候都会问他的数据结构是什么，时间复杂度是什么等等。有时候一些问题是成链式结构的，譬如LinkedList的时间复杂度是由其数据结构决定的，当你了解了它的数据结构，后面相应的问题也都可以解决了。
一、LinkedList的基本实现
在解析之前，先来看下LinkedList类的UML类图：
上图很清晰的展示了LinkedList的类的继承结构，那我们来做个简单的分析。
实现：
1）List接口：具有list接口中的相关功能
2）Deque：继承了Deque接口，说明了LinkedList具有双向队列的功能
3）Cloneable：说明LinkedList是具有克隆的功能
4）Serializable：说明其可被序列化
继承：
AbstractSequentialList：LinkedList=> AbstractSequentialList=>AbstractList=> AbstractCollection—> Collection => Iterable
二、LinkedList的基本信息
下面代码中是LinkedList之后基本属性和内部类：
// LinkedList大小
transient int size = 0;
// 头节点
transient Node<E> first;
// 尾结点
transient Node<E> last;
// linkedList内部类，用来存储集合中的元素
private static class Node<E> {
// 节点值
E item;
// 当前节点的后一个节点
Node<E> next;
// 当前节点的前一个节点
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
再看下LinkedList内的构造方法：
// 无参构造
public LinkedList() {
}
// 有参构造，传入一个集合作为参数来初始化
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
// 通过调用addAll(size,c) 完成集合的添加
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
//
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
// 检查index是否符合规定
checkPositionIndex(index);
// 获取数据，并转换成数组
Object[] a = c.toArray();
// 获取数组长度
int numNew = a.length;
// 如果需要添加的数组长度为0，则直接返回
if (numNew == 0)
return false;
// 定义两个节点，pred为待插入节点的前一个节点，succ为待添加节点的位置
Node<E> pred, succ;
// 如果index == size，则把succ置为null，pred指向尾结点
// 反之，则把succ插入待插入的位置
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
} else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
// 遍历数组，没遍历一次新建一个节点，然后存入a中的数据
// 如果带插入节点的前一个节点为空，则把待插入的节点设为首节点
// 否则插入当前节点的后面，然后再指向前一个节点，形成双向链表
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
pred = newNode;
}
// 如果succ==null，把添加的新节点指向最后一个位置,last指向pred
// 当不为空的时候，则把pred的next指向succ，succ的prev指向pred
// 然后把集合的大小设置为新的大小
// modCount 自增，为修改的次数
if (succ == null) {
last = pred;
} else {
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
三、添加方法
// 添加元素
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
// 新添加元素在尾结点
void linkLast(E e) {
// 把last指向l
final Node<E> l = last;
// 新建节点，用于存储元素，然后设置自身为尾结点
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
// 如果l为null，则则说明原来数据就为空，那么就把新节点设为头节点，反之则把l的next指向新节点
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
// 添加到指定位置
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
// 如果index等于size，则继续从尾部添加
linkLast(element);
else
// 在非空节点前插入数据
linkBefore(element, node(index));
}
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
// 新建一个变量，把succ指向新建节点的前一个节点
final Node<E> pred = succ.prev;
// 新建节点，把它的前直接点prev设置为刚才新建的变量，后置节点设置为succ
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
succ.prev = newNode;
// 如果pred为null，则把新节点设为头节点，反之，则把succ的前一个节点的next设为新节点
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}四、删除方法
// 根据传入对象进行删除
public boolean remove(Object o) {
// 先判断传入对象是否为空，循环遍历时判断当前节点中是否包含要删除的
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
// 根据index来删除数据
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
// 删除首节点数据
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
// 删除尾结点数据
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}具体调用方法实现：
//
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
// 获取前置元素和后置元素
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
// 如果为null，则说明是头节点,把next置为first
if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
// 如果为null，则说明是最后一个节点，把prev置为last
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
// 删除第一个元素
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
// 先定义一个变量，用来指向待删除的节点的值，再定义一个变量指向待删除的节点的下一个节点
final E element = f.item;
final Node<E> next = f.next;
// 把f的值和next置为null
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next;
// 判断它的下一个节点是否为null，如果为null，则需要把last设置为null
// 否则需要把next的prev设置为null，因为next现在指代头节点
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
// 所实现的思路和上面的方法差不多
private E unlinkLast(Node<E> l) {
// assert l == last && l != null;
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;
}五、修改方法
// 首先检查索引是否合法，然后通过index获取旧值，然后把新值替换即可，最后把旧值返回去
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}六、修改方法
// 1、按照 index来删除元素，这里并没有从开头曲遍历删除，而是先判断index更靠近头节点还是尾结点
// 然后再进行遍历删除
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;
}
}
// 2、根据传入对象删除数据，主要调用indexOf(o)方法来判断元素的位置
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
// 首先判断对象是否为空，然后遍历node，在判断是否包含对象中的元素，
// 如果有，则返回对应的位置index，如果找不到，则返回-1
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;
}总结：
- LinkedList底层是一个双向链表，且是一个直线型的链表结构。
- LinkedList 进行节点插入、删除却要高效得多，但是随机访问性能则要比动态数组慢
- LinkedHashSet，内部构建了一个记录插入顺序的双向链表，因此提供了按照插入顺序遍历的能力，与此同时，也保证了常数时间的添加、删除、包含等操作，这些操作性能略低于 HashSet，因为需要维护链表的开销。
- 最后建议童鞋们 能自己动手写一个简单的LinkedList
