从面试角度分析LinkedList源码

注:本系列文章中用到的jdk版本均为java8

LinkedList类图如下:

从面试角度分析LinkedList源码

LinkedList底层是由双向链表实现的。链表好比火车,每节车厢包含了车厢和连接下一节车厢的连接点。而双向链表的每个节点不仅有指向下一个节点的指针,还有指向上一个节点的指针。
在LinkedList源码中有一个Node静态类,源码如下:

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

一个Node节点包含三个部分,分别是

item:数据

next:下一个节点的指针

prev:上一个节点的指针

LinkedList的主要变量如下:

// 集合中的元素数量 transient int size = 0; /** * 首节点的指针. * Invariant: (first == null && last == null) || * (first.prev == null && first.item != null) */ transient Node<E> first; /** * 尾结点的指针. * Invariant: (first == null && last == null) || * (last.next == null && last.item != null) */ transient Node<E> last; 一 添加元素

LinkedList支持想任意节点位置添加元素,不仅提供了集合常用的add()方法,还提供了addFirst()和addLast(),add()方法默认调用addLast()方法,也就是默认是往链表尾部插入元素的。

add()方法源码:

public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; } 1.1 尾部插入元素

linkLast()源码如下:

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++; }

我们来画张图演示一下如何给链表尾部插入元素:

假如链表中没有元素

对应源码中的if语句,如果没有元素则新增的这个节点为链表中唯一的一个元素,既是首节点,又是尾结点,前一个元素的指针和后一个元素的指针都是null。这里注意head节点不是第一个节点,head节点只是标识了这个链表的地址。

从面试角度分析LinkedList源码

假如链表中有元素

对应源码中else语句。先将新增的元素当成Last节点,然后将原来的Last节点的next指向新节点。

else l.next = newNode;

从面试角度分析LinkedList源码

一图胜前言,画个图是不是什么都明白了。

1.2 头部插入元素

linkFirst()源码如下:

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++; }

还是根据上面的图来解读一下源码,先将第一个节点赋值给中间变量f,将新节点newNode赋值给first节点。如果链表没有元素,则Last节点和First节点都是新插入的节点newNode,否则,将原来的First节点的头指针指向新节点。

二 删除元素

LinkedList提供的删除方法有根据索引和元素删除,除此之外还提供删除第一个元素和最后一个元素的方法,这里我们只分析一下根据索引删除的方法。

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

checkElementIndex(index)方法就是用来判断传输的索引值是否合法,不合法则抛出数组越界异常。重点来看一下unlink(node(index))方法是如何删除元素的。

node(index)方法源码:

node(index)方法就是根据索引获取该索引位置的节点

Node<E> node(int index) { // assert isElementIndex(index); // 如果指定下标 < 一半元素数量,则从首结点开始遍历 // 否则,从尾结点开始遍历 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; } }

unlink(Node<E> x)源码如下:

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; }

画张图分析一下删除是如何进行的:

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