面试老被问LinkedList源码？（深度剖析）
面试老被问LinkedList源码？（深度剖析）
用户7656790
发布于 2020-09-21 14:49:59
发布于 2020-09-21 14:49:59
作者：A minor
LinkedList源码分析
1.结构
LinkedList 继承关系，核心成员变量，主要构造函数：
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
// Node，双向链表
private static class Node<E> {
E item;// 节点值
Node<E> next; // 指向的下一个节点
Node<E> prev; // 指向的前一个节点
// 初始化参数顺序分别是：前一个节点、本身节点值、后一个节点
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
//------------------------成员变量-------------------------------------
transient int size = 0;
// 记录头结点，它的前一个结点=null
transient Node<E> first;
// 记录尾结点，它的后一个结点=null
// 当 first = last = null时表示链表为空
// 当 first = last != null时表示只有一个节点
transient Node<E> last;
//--------------------------构造方法-------------------------------------
public LinkedList() {
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
// ........
}
2.方法解析&api
2.1 追加
追加节点时，我们可以选择追加到链表头部，还是追加到链表尾部，add 方法默认是从尾部开始追加，addFirst 方法是从头部开始追加，我们分别来看下两种不同的追加方式：
- add()
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
-- linkLast()
/**
* 尾插
* newNode.pre = last
* last.next = newNode 注：考虑last=null情况（链表为空，这时仅更新头结点即可）
* last = newNode
*/
void linkLast(E e) {
// 把尾节点数据暂存，为last.next做准备，其实改变一下顺序就可以不要这个l了
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); // 1
last = newNode; // 2
// 空链表，l=null,l.next报空指针
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode; // 3
// size和版本更改
size++;
modCount++;
}
- addFirst()
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
-- linkFirst()
/**
* 头插
* newNode.next = first;
* first.prev = newNode; 注：考虑first=null（链表为空，只用更新last即可）
* first = newNode;
*/
private void linkFirst(E e) {
// 头节点赋值给临时变量
final Node<E> f = first;
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); // 1
first = newNode; // 2
// 链表为空，f=null, f.prev报空指针
if (f == null)
last = newNode;
else
f.prev = newNode; // 3
// 更新size和版本号
size++;
modCount++;
}
2.2 删除
节点删除的方式和追加类似，我们可以删除指定元素，或者从头部（尾部）删除，删除操作会把节点的值，前后指向节点都置为 null，帮助 GC 进行回收
- remove()
/**
*删除指定元素；找到要删除的节点
*注：只有链表有这个节点且成功删除才返回true
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
// null用 == 判断
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
// 调用equals判断，若传入的类无equals需要重写
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false; // 链表无要删除元素，或链表为空
}
注：remove还可以根据索引删除
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index); // 链表为空，抛出异常
return unlink(node(index));
}
-- unlink()
/**
* 执行删除
* x.prev.next = x.next 注：考虑x.prev=null(x是first，直接更新first）
* x.next.prev = x.prev.prev 注：考虑x.next=null(x是last，直接更新last）
*/
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;
// 如果prev=null,则当前节点为头结点
if (prev == null) {
// 直接将头结点赋成next
first = next;
} else {
prev.next = next; // 1
x.prev = null; // 帮助 GC 回收该节点
}
// 如果next=null，则当前节点为尾结点
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev; // 2
x.next = null; // 帮助 GC 回收该节点
}
x.item = null; // 帮助 GC 回收该节点
// 修改size及版本
size--;
modCount++;
return element;
}
- remove()
/**
*删除头节点，队列为空时抛出异常
*/
public E remove() {
return removeFirst();
}
- removeFirst()
/**
*删除头节点
*/
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
-- unLinkFirst()
/**
* 执行删除头节点
* first.next.pre = null; 注：考虑first=null（链表为空）， first.next=null（尾结点，即链表仅一个节点）
* first = first.next;
*/
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
final E element = f.item; // 拿出头节点的值，作为方法的返回值
final Node<E> next = f.next; // 拿出头节点的下一个节点
//帮助 GC 回收头节点
f.item = null;
f.next = null;
first = next; // 1
// next为空表示链表只有一个节点
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null; // 2
//修改链表大小和版本
size--;
modCount++;
return element;
}
从源码中我们可以了解到，链表结构的节点新增、删除都非常简单，仅仅把前后节点的指向修改下就好了，所以 LinkedList 新增和删除速度很快。
2.3 查询
链表查询某一个节点是比较慢的，需要挨个循环查找才行，我们看看 LinkedList 的源码是如何寻找节点的
- get()
/**
*根据索引进行查找
*/
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
-- node()
Node<E> node(int index) {
// 如果 index 处于队列的前半部分，从头开始找，size >> 1 是 size 除以 2 的意思。
if (index < (size >> 1)) {
// 取头节点
Node<E> x = first;
// 直到 for 循环到 index 的前一个 node 停止
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {// 如果 index 处于队列的后半部分，从尾开始找
// 取尾结点
Node<E> x = last;
// 直到 for 循环到 index 的后一个 node 停止
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
从源码中我们可以发现，LinkedList 并没有采用从头循环到尾的做法，而是采取了简单二分法，首先看看 index 是在链表的前半部分，还是后半部分。如果是前半部分，就从头开始寻找，反之亦然。通过这种方式，使循环的次数至少降低了一半，提高了查找的性能，这种思想值得我们借鉴。
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原始发表：2020-09-13，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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