package java.util;

import java.util.function.Consumer;

/**
* LinkedList基于链表实现
* 实现了List、Deque、Cloneable、Serializable接口
*/
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
transient int size = 0;//list默认的长度 transient Node<E> first;//list第一个节点 transient Node<E> last;//list最后一个节点 public LinkedList() {
} public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
} //在链表的开始连接一个节点
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++;//修改次数,用于快速失败机制
} //在链表结尾连接一个节点
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++;
} //在succ节点之前连接一个节点
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null; 断言
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++;
} //截取f.next节点到尾节点
//不过这个地方会断言f肯定是头节点,所以此方法是取消连接第一个节点,也即删除第一个节点
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;
} //取消连接最后一个节点(因为断言)
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;
} //删除一个非空节点x
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
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;
} //得到第一个节点,如果第一个节点为null,会抛出NoSuchElementException
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
} //得到最后一个节点,如果最后一个节点为null,会抛出NoSuchElementException
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
} //得到第一个节点,如果第一个节点为null,会抛出NoSuchElementException
//与getFirst不同的是该方法会删除第一个节点
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
} //得到最后一个节点,如果最后一个节点为null,会抛出NoSuchElementException
//与getLast不同的是该方法会删除最后一个节点
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
} //向链表头节点连接一个新节点(由元素e决定)
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
} //向链表尾节点连接一个新节点(由元素e决定)
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
} //判断链表是否包含某一个元素o,会迭代所有元素
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
} //得到链表长度,也即链表中元素的个数
public int size() {
return size;
} //向链表中新增一个元素e,默认新增位置为尾端
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
} //通过迭代的方式去删除某一个元素,如果这个元素有重复,则只删除第一个元素(从头节点开始)
public boolean remove(Object o) {
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;
} //批量增加元素,默认增加到队尾
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
} //批量增加元素,增加到index位置之后,可能会抛出IndexOutOfBoundsException异常
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
checkPositionIndex(index); Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
if (numNew == 0)//c中若没有元素的话,则会返回false
return false; Node<E> pred, succ;//插入后c的首节点的前驱节点与尾节点的后驱节点
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
} else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
} 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;
} if (succ == null) {
last = pred;
} else {
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
} size += numNew;
modCount++;
return true;
} //清除所有元素
public void clear() {
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++;
} //通过位置索引的到元素,头节点index=0
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
} //在指定位置插入节点,会覆盖原位置的元素
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
} //在指定位置插入节点,不会会覆盖原位置的元素
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index); if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
} //清除位置index的元素
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
} //判断index是不是一个已存在元素的位置
private boolean isElementIndex(int index) {
return index >= 0 && index < size;
} //判断index是不是迭代器或添加操作的有效位置的索引。
private boolean isPositionIndex(int index) {
return index >= 0 && index <= size;
} private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+", Size: "+size;
} private void checkElementIndex(int index) {
if (!isElementIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
} private void checkPositionIndex(int index) {
if (!isPositionIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
} //根据index返回节点,此处index断言isElementIndex
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index); if (index < (size >> 1)) {//并不是从头开始迭代到尾,而是根据判断止迭代一半
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;
}
} //搜索操作 //返回o在链表中的位置,如果有多个,只返回第一个,从头节点开始
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;
} //返回o在链表中的位置,如果有多个,只返回第一个,从尾节点开始
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;
} // 队列操作 //查看队列的第一个元素,但不移除这个元素,并且不会抛出异常
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
} //得到第一个元素,如果为null,抛出NoSuchElementException异常
public E element() {
return getFirst();
} //查看队列的第一个元素,会移除这个元素,不会抛出异常
public E poll() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
} //查看队列的第一个元素,会移除这个元素,会抛出NoSuchElementException异常
public E remove() {
return removeFirst();
} //向队列中插入一个元素,默认尾部
public boolean offer(E e) {
return add(e);
} //双端队列操作 //向队列头部中插入一个元素
public boolean offerFirst(E e) {
addFirst(e);
return true;
} //向队列中插入一个元素,默认尾部,与offer(E e)一致
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);
return true;
} //从头部查看一个元素,不删除,且不抛出异常
public E peekFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
} //从尾部查看一个元素,不删除,且不抛出异常
public E peekLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
} //从头部查看一个元素,并删除,不抛出异常
public E pollFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
} //从尾部查看一个元素,并删除,不抛出异常
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
} //栈操作 //压栈
public void push(E e) {
addFirst(e);
} //出栈,若没有元素会抛出异常
public E pop() {
return removeFirst();
} //删除第一个出现的元素o
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
return remove(o);
} //删除最后一个出现的元素o
public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
if (o == null) {//很聪明的从后往前遍历
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
} //迭代器 //双端链表迭代器
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
checkPositionIndex(index);
return new ListItr(index);
} private class ListItr implements ListIterator<E> {
private Node<E> lastReturned;
private Node<E> next;
private int nextIndex;
private int expectedModCount = modCount; ListItr(int index) {
// assert isPositionIndex(index);
next = (index == size) ? null : node(index);
nextIndex = index;
} public boolean hasNext() {
return nextIndex < size;
} public E next() {
checkForComodification();
if (!hasNext())
throw new NoSuchElementException(); lastReturned = next;
next = next.next;
nextIndex++;
return lastReturned.item;
} public boolean hasPrevious() {
return nextIndex > 0;
} public E previous() {
checkForComodification();
if (!hasPrevious())
throw new NoSuchElementException(); lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev;
nextIndex--;
return lastReturned.item;
} public int nextIndex() {
return nextIndex;
} public int previousIndex() {
return nextIndex - 1;
} //删除的是上一个元素
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++;
} //设置上一个元素的值为e,会覆盖
public void set(E e) {
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
lastReturned.item = e;
} //上一个元素后插入一个的值为e的元素,不会覆盖
public void add(E e) {
checkForComodification();
lastReturned = null;
if (next == null)
linkLast(e);
else
linkBefore(e, next);
nextIndex++;
expectedModCount++;
} //foreach 迭代剩余的元素,并使用Consumer影响
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();//审查快速失败
} final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
} //链表中的实体类--节点
private static class Node<E> {
E item;//元素
Node<E> next;//前驱
Node<E> prev;//后驱 Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
} //单向的迭代器,只需往后不许往前
public Iterator<E> descendingIterator() {
return new DescendingIterator();
} //单向迭代器
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();
}
} @SuppressWarnings("unchecked")
private LinkedList<E> superClone() {
try {
return (LinkedList<E>) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError(e);
}
} //浅复制链表
public Object 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;
} //toArray返回一个Object[]
public Object[] toArray() {
Object[] result = new Object[size];
int i = 0;
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
return result;
} //toArray返回特定类型的数据
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(
a.getClass().getComponentType(), size);
int i = 0;
Object[] result = a;//此处用引用逻辑实现赋值的,可以避免强制转换,只能说太6了
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item; if (a.length > size)
a[size] = null; return a;
} private static final long serialVersionUID = 876323262645176354L; //往一个流中写当前对象
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out any hidden serialization magic
s.defaultWriteObject(); // Write out size
s.writeInt(size); // Write out all elements in the proper order.
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
s.writeObject(x.item);
} //往一个流中读当前对象
@SuppressWarnings("unchecked")
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden serialization magic
s.defaultReadObject(); // Read in size
int size = s.readInt(); // Read in all elements in the proper order.
for (int i = 0; i < size; i++)
linkLast((E)s.readObject());
} //可分裂的迭代器,用于并行计算
@Override
public Spliterator<E> spliterator() {
return new LLSpliterator<E>(this, -1, 0);
} /** A customized variant of Spliterators.IteratorSpliterator */
static final class LLSpliterator<E> implements Spliterator<E> {
static final int BATCH_UNIT = 1 << 10; // batch array size increment 1024
static final int MAX_BATCH = 1 << 25; // max batch array size; 33554432
final LinkedList<E> list; // null OK unless traversed
Node<E> current; // 当前节点 默认为null
int est; // size的估计值,默认为-1
int expectedModCount; // 预期的修改数量,用于快速失败
int batch; // batch size for splits LLSpliterator(LinkedList<E> list, int est, int expectedModCount) {
this.list = list;
this.est = est;
this.expectedModCount = expectedModCount;
} final int getEst() {
int s; // force initialization
final LinkedList<E> lst;
if ((s = est) < 0) {
if ((lst = list) == null)
s = est = 0;
else {
expectedModCount = lst.modCount;
current = lst.first;
s = est = lst.size;
}
}
return s;
} //得到size估计值
public long estimateSize() { return (long) getEst(); } //这就是为Spliterator专门设计的方法,区分与普通的Iterator,该方法会把当前元素划分一部分出去创建一个新的Spliterator作为返回,
//两个Spliterator变会并行执行,如果元素个数小到无法划分则返回null
public Spliterator<E> trySplit() {
Node<E> p;
int s = getEst();
if (s > 1 && (p = current) != null) {
int n = batch + BATCH_UNIT;
if (n > s)
n = s;
if (n > MAX_BATCH)
n = MAX_BATCH;
Object[] a = new Object[n];
int j = 0;
do { a[j++] = p.item; } while ((p = p.next) != null && j < n);
current = p;
batch = j;
est = s - j;
return Spliterators.spliterator(a, 0, j, Spliterator.ORDERED);
}
return null;
} public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
Node<E> p; int n;
if (action == null) throw new NullPointerException();
if ((n = getEst()) > 0 && (p = current) != null) {
current = null;
est = 0;
do {
E e = p.item;
p = p.next;
action.accept(e);
} while (p != null && --n > 0);
}
if (list.modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
} //tryAdvance就是顺序处理每个元素,类似Iterator,如果还有元素要处理,则返回true,否则返回false
public boolean tryAdvance(Consumer<? super E> action) {
Node<E> p;
if (action == null) throw new NullPointerException();
if (getEst() > 0 && (p = current) != null) {
--est;
E e = p.item;
current = p.next;
action.accept(e);
if (list.modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
return true;
}
return false;
} //其实就是表示该Spliterator有哪些特性,用于可以更好控制和优化Spliterator的使用
public int characteristics() {
return Spliterator.ORDERED | Spliterator.SIZED | Spliterator.SUBSIZED;
}
} }

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