老猿说说-LinkedList

1. 概述

LinkedList 其实就是一个双向链表结构

链表每个节点我们叫做Node,Node有prev属性，代表前一个节点的位置，next属性，
代表后一个节点的位置；
first是双向链表的头节点，它的前一个节点是null。
last是双向链表的尾节点，它的后一个节点是null;
当链表中没有数据时，first和last是同一个节点，前后指向都是null;
因为是个双向链表，只要机器内存足够强大，是没有大小限制的。

链表中的元素叫做Node,我们看下Node的组成部分：

 private static class Node<E> {E item;//数据Node<E>next;//指问的下一个节点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;}
}

2 源码解析

2.1 追加（新增）

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：

从尾部追加（add)

//从尾部开始追加节点
void linkLast(E e){//把尾节点数据暂存final Node<E>l=last;//新建新的节点，初始化入参含义：//l是新节点的前一个节点，当前值是为节点值//e表示当前新增节点，当前新增节点后一个节点是nullfinal Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);//新建节点追加到尾部last = newNode;//如果链表为空（I是尾节点，尾节点为空，链表即空）,头部和尾部是同一个节点，都是新建的节if(l==null)first=newNode;//否则把前尾节点的下一个节点，指向当前尾节点。elsel.next=newNode;//大小和版本更改size++;modCount++;
}

从源码上来看，尾部追加节点比较简单，只需要简单地把指向位置修改下即

从头部追加(addFirst)

private void linkFirst(E e) {从头部追加(addFirst)//头节点赋值给临时变量final Node<E>f=first;//新建节点，前一个节点指向null,e是新建节点，f是新建节点的下一个节点，目前值是头节点的final Node<E> newNode=new Node<>(null,e,f);//新建节点成为头节点first=newNode;//头节点为空，就是链表为空，头尾节点是一个节点if(f==null)last=newNode;//上一个头节点的前一个节点指向当前节点elsef.prev=newNode;size++modCount++;
}

头部追加节点和尾部追加节点非常类似，只是前者是移动头节点的prev指向，后者是移动尾节点的next指向。

2.2 节点删除

节点删除的方式和追加类似，我们可以选择从头部删除，也可以选择从尾部删除，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。

从头部删除

 private E unlinkFirst(Node<E> f) {// assert f == first && f != null;//拿出头节点的值，作为方法的返回值final E element = f.item;//拿出头节点的下一个节点final Node&lt;E&gt; next=f.next;//帮助GC回收头节点f.item=null;f.next=null;//头节点的下一个节点成为头节点first=next;//如果next为空，表明链表为空if(next==null)last = null;//链表不为空，头节点的前一个节点指向nullelsenext.prev=null;//修改链表大小和版本size--;modCount++;return element;
}

从尾部删除节点代码也是类似的，就不贴了。
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 节点查询

//根据链表索引位置查询节点
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)){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。

2.4 方法对比

LinkedList 实现了 Queue 接口，在新增、删除、查询等方面增加了很多新的方法，
这些方法在平时特别容易混淆，在链表为空的情况下，返回值也不太一样，我们列一个表格，方便大家记录:

方法含义	返回异常	返回特殊值	底层实现
新增	add(e)	offer(e)	底层实现相同
删除	remove()	poll(e)	链表为空时，remove会抛出异常，poll返回null
查找	element()	peek()	链表为空时，element会抛出异常，peek返回null

PS:Queue接口注释建议add方法操作失败时抛出异常，但LinkedList实现的add方法一直返回true。

LinkedList也实现了Deque接口，对新增、删除和查找都提供从头开始，还是从尾开始两种方向的方法，
比如remove方法，Deque提供了removeFirst和removeLast两种方向的使用方式，
但当链表为空时的表现都和remove方法一样，都会抛出异常。

2.5 选代器

因为LinkedList要实现双向的迭代访问，所以我们使用Iterator接口肯定不行了，因为
Iterator只支持从头到尾的访问。Java新增了一个迭代接口，叫做：Listlterator,这个接口提
供了向前和向后的迭代方法

迭代顺序	方法
从尾到头迭代方法	hasPrevious、previous、previouslndex
从头到尾达代方法	hasNext、next、nextlndex

//双向迭代器
private class Listltr implements Listlterator<E>
private Node<E> lastReturned;//上一次执行 next()或者 previos)方法时的节点位置
private Node<E> next;//下一个节点
private int nextlndex;/下一个节点的位置
//expectedModCount:期望版本号；modCount:目前最新版本号
private int expectedModCount = modCount;

我们先来看下从头到尾方向的迭代：

//判断还有没有下一个元素
public boolean hasNext(){return nextlndex<size;//下一个节点的索引小于链表的大小，就有
}

//取下一个元素
public E next(){//检查期望版本号有无发生变化checkForComodification0;if(!hasNext()//再次检查throw new NoSuchElementException();//next是当前节点，在上一次执行next()方法时被赋值的。//第一次执行时，是在初始化迭代器的时候，next被赋值的lastReturned=next;//next是下一个节点了，为下次迭代做准备next = next.next;nextIndex++;return lastReturned.item;
}

上述源码的思路就是直接取当前节点的下一个节点，而从尾到头迭代稍微复杂一点，如下：
//如果上次节点索引位置大于0,就还有节点可以迭代

public boolean hasPrevious() {return nextlndex>0;
}    //取前一个节点
public E previous()checkForComodification0;if(lhasPrevious()throw new NoSuchElementException();//next为空场景：1:说明是第一次迭代，取尾节点（last);2:上一次操作把尾节点删除掉了//next不为空场景：说明已经发生过迭代了，直接取前一个节点即可（next.prev)lastReturned=next=(next==null)?last:next.prev;//索引位置变化nextlndex--;return lastReturned.item;
}

这里复杂点体现在需要判断next不为空和为空的场景，代码注释中有详细的描述。

迭代器删除

LinkedList在删除元素时，也推荐通过迭代器进行删除，删除过程如下：

public void remove() { checkForComodification();//lastKeturned是本次送代需要删除的值，分以卜空和非空两种情况：//lastReturned为空，说明调用者没有主动执行过next()或者previos0,直接报错//lastReturned不为空，是在上次执行next()或者previos()方法时赋的值if(lastReturned==null)throw new lllegalStateException();Node<E> lastNext = lastReturned.next;//删除当前节点unlink(lastReturned);//next==lastReturned的场景分析：从尾到头递归顺序，并且是第一次迭代，并且要删除最后//这种情况下，previous()方法里面设置了lastReturned=next=last,所以next和lastReturneif(next==lastReturned)//这时候lastReturned是尾节点，lastNext是null,所以next也是null,这样在previous()next = lastNext;elsenextlndex--;lastReturned=null;expectedModCount++;
}

总结

LinkedList适用于要求有顺序、并且会按照顺序进行迭代的场景，主要是依赖于底层的链表结
构，在面试中的频率还是蛮高的，相信理清楚上面的源码后，应对面试应该没有问题。