走进JDK(七)------LinkedList

要学习LinkedList，首先得了解链表结构。上篇介绍ArrayList的文章中介绍了底层是数组结构，查询快的问题，但是删除时，需要将删除位置后面的元素全部左移，因此效率比较低。

链表则是这种机制：

此图展示的是一个单向列表，单向链表只能向一个方向遍历。链表中存在一系列的节点(node)，每个node中维护了一个data以及一个next链，data则保存当前node所需要保存的数据，而next链指向下一个元素，最后一个node的next指向null。

这个则是个典型的双向链表，双向链表中一共存在pre、data以及next三部分，data以及next跟单向链表则是一致的。pre则是代表前一个元素是啥，这样就可以双方向的去遍历元素。

一、LinkedList类定义、成员变量

//AbstractSequentialList提供了一个对list的骨架型的实现。该类实现了一个按次序访问的功能。如果要实现随机访问，应该先使用AbstractList。该类与实现随机访问的方法不同，它不支持随机访问。Deque表示是一个双端队列。
    public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
    //实际元素个数
    transient int size = 0;
    //头结点
    transient Node<E> first;
    //尾结点
    transient Node<E> last;

    //内部类
    private static class Node<E> {
        //存放数据
        E item;
        //next链，指向下一个元素
        Node<E> next;
        //prev链，指向前一个元素
        Node<E> prev;

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

二、构造函数

    public LinkedList() {
    }
    //此方法就是将collection全部加入到原linkedList中去。
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }
    

三、主要方法

1、add()

    public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }
    void linkLast(E e) {
        //首先获取到当前的最后一个节点
        final Node<E> l = last;
        //将新add进来的元素转换为node，因为linkedList都是节点，第一个入参是prev，第二个参数则是具体的元素，next链则为null
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        //最后加进来的的当然为last
        last = newNode;
        如果last元素为null，说明之前的linkedList为空。因此新加的元素自然也是first元素
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            //将之前的last元素的next设置为新加的元素
            l.next = newNode;
        //长度增加
        size++;
        modCount++;
    }

举个例子吧：

List<Integer> lists = new LinkedList<Integer>();
lists.add(5);
lists.add(6);

假如你在执行上面的代码，

2、addAll()

    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        return addAll(size, c);
    }
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        //判断index是否在0-size内
        checkPositionIndex(index);

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        if (numNew == 0)
            return false;
        //pred代表prev链，succ代表next链
        Node<E> pred, succ;
        //如果插入的index==size，说明在原linkedList的last节点后插入数据
        if (index == size) {
            //next链自然为null
            succ = null;
            //prev链自然就是当前的最后一个节点
            pred = last;
        } else {
            //找到该index对应的节点，在此节点之前将所有元素插入完毕。将next链指向此节点
            succ = node(index);
            pred = succ.prev;
        }

        for (Object o : a) {
            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
            Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
            //pred为null，说明此时是第一个位置
            if (pred == null)
                first = newNode;
            else
                //需要将prev链的节点的next设置为新创建的节点
                pred.next = newNode;
            pred = newNode;
        }
       //如果next链为null，说明当前节点就是last节点
        if (succ == null) {
            last = pred;
        } else {
            pred.next = succ;
            succ.prev = pred;
        }

        size += numNew;
        modCount++;
        return true;
    }

3、add(int index, E element)

    public void add(int index, E element) {
        //校验index是否<0或>size
        checkPositionIndex(index);
        //index==size，说明在最后加
        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            //找到index对应的节点，
            linkBefore(element, node(index));
    }
    //这方法前面已经介绍了
    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++;
    }
    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        //取当前index节点的prev链以及next链
        final Node<E> pred = succ.prev;
        //创建新节点，当前节点的prev成为新节点的prev，当前节点变成新节点的next。其实想想插队的场景就明白了
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }
    //关于node()方法也有个骚操作
    Node<E> node(int index) {
        //index是否<size的一半大小，小于一半，顺着遍历；如果大于一半，则逆着遍历，谁让它是双向的呢！
        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;
        }
    }

4、remove方法相关

    //默认删除第一个节点
    public E remove() {
        return removeFirst();
    }
    public E removeFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkFirst(f);
    }
    private E unlinkFirst(Node<E> f) {
    //取当前节点的item，并用final修饰，不能更改引用地址。主要为了后面使用
        final E element = f.item;
        final Node<E> next = f.next;
        //将item以及next都设为Null，有利于垃圾回收
        f.item = null;
        f.next = null; // help GC
        //正是由于前面用final修饰，这里的next才不会一直为Null
        first = next;
        if (next == null)
            last = null;
        else
            next.prev = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            //循环找到null的元素，然后调用unlink方法
            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) {
                //为null调用equals()报错，所以上面先进行判断
                if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }
        //删除某个节点
    E unlink(Node<E> x) {
        final E element = x.item;
        final Node<E> next = x.next;
        final Node<E> prev = x.prev;
        //prev说明是第一个元素，因此next变为第一个元素
        if (prev == null) {
            first = next;
        } else {
            //联想下插队场景，你前面的那个人后面排的是插队的人了
            prev.next = next;
            //将x的prev设为null
            x.prev = null;
        }
        //如果next为null，说明x为最后一个节点，现在他没了，将他的prev设为last
        if (next == null) {
            last = prev;
        } else {
            //路人甲、你、路人乙三个人按顺序排队，你走了，路人乙的prev就是路人甲了
            next.prev = prev;
            x.next = null;
        }
        //最后将item设为null，为了更好的进行垃圾回收
        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }                    

    public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));
    }

    public E removeLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkLast(l);}

5、clear()

public void clear() {
        //循环所有节点，将每个节点的prev、item、next全设为null。目的就是为了更好的垃圾回收
        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++;
    }

6、getFirst()、getLast()

    //取第一个节点的item
    public E getFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return f.item;
    }
    //取最后一个节点的item
    public E getLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return l.item;
    }