Java进阶之----LinkedList源码分析
今天在看LinkedList的源代码的时候,遇到了一个坑。我研究源码时,发现LinkedList是一个直线型的链表结构,但是我在baidu搜索资料的时候,关于这部分的源码解析,全部都说LinkedList是一个环形链表结构。。我纠结了好长时间,还以为我理解错了,最后还是在Google搜到了结果:因为我看的源码是1.7的而baidu出来的几乎全部都是1.6的。而且也没有对应的说明。在1.7之后,oracle将LinkedList做了一些优化,将1.6中的环形结构优化为了直线型了链表结构。这里要提示一下朋友们,看源码的时候,一定要看版本,有的情况是属于小改动,有的地方可能有大改动,这样只会越看越迷糊。
好,言归正传。我们来分析一下Java中LinkedList的部分源码。(本文针对的是1.7的源码)
LinkedList的基本结构
之前我一直在说链表链表,那什么是链表?顾名思义,链表就和链子一样,每一环都要连接着后边的一环和前边的一环,这样,当我们需要找这根链子的某一环的时候,只要我们能找到链子的任意一环,都可以找到我们需要的那一环。我们看一个图,就能很好的理解了。
在LinkedList中,我们把链子的“环”叫做“节点”,每个节点都是同样的结构。节点与节点之间相连,构成了我们LinkedList的基本数据结构,也是LinkedList的核心。
我们再来看一下LinkedList在jdk1.6和1.7直接结构的区别
首先看1.7中的结构
再来看1.6中的结构
对比一下,知道区别在哪里了吧?在1.7中,去掉了环形结构,自然在代码中的也会有部分的改变。
理解了上边的结构,在分析的时候就会容易许多。
LinkedList的构造方法
LinkedList包含3个全局参数,
size存放当前链表有多少个节点。
first为指向链表的第一个节点的引用。
last为指向链表的最后一个节点的引用。
LinkedList构造方法有两个,一个是无参构造,一个是传入Collection对象的构造。
- // 什么都没做,是一个空实现
- public LinkedList() {
- }
- public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
- this();
- addAll(c);
- }
- public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
- return addAll(size, c);
- }
- public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
- // 检查传入的索引值是否在合理范围内
- checkPositionIndex(index);
- // 将给定的Collection对象转为Object数组
- Object[] a = c.toArray();
- int numNew = a.length;
- // 数组为空的话,直接返回false
- if (numNew == 0)
- return false;
- // 数组不为空
- Node<E> pred, succ;
- if (index == size) {
- // 构造方法调用的时候,index = size = 0,进入这个条件。
- succ = null;
- pred = last;
- } else {
- // 链表非空时调用,node方法返回给定索引位置的节点对象
- succ = node(index);
- pred = succ.prev;
- }
- // 遍历数组,将数组的对象插入到节点中
- 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; // 将当前链表最后一个节点赋值给last
- } else {
- // 链表非空时,将断开的部分连接上
- pred.next = succ;
- succ.prev = pred;
- }
- // 记录当前节点个数
- size += numNew;
- modCount++;
- return true;
- }
这里要说明一下,Node是LinkedList的内部私有类,它的组成很简单,只有一个构造方法。
- 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;
- }
- }
有了上边的说明,我们来看LinkedList的构造方法。
这段代码还是很好理解的。我们可以配合图片来深入理解。
这段代码还是很好理解的。我们可以配合图片来深入理解。
这段代码分为了2种情况,一个是原来的链表是空的,一个是原来的链表有值。我们分别来看
原来有值的情况
配合代码来看,是不是思路清晰了许多?
原来链表是空的话就更好办了,直接把传入的Collection对象转化为数组,数组的第一个值就作为头结点,即head,之后的顺序往里加入即可。并且节省了改变原节点指向的的操作。
对与两种构造方法,总结起来,可以概括为:无参构造为空实现。有参构造传入Collection对象,将对象转为数组,并按遍历顺序将数组首尾相连,全局变量first和last分别指向这个链表的第一个和最后一个。
LinkedList部分方法分析
addFirst/addLast分析
我们来看代码
- public void addFirst(E e) {
- linkFirst(e);
- }
- private void linkFirst(E e) {
- final Node<E> f = first;
- final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); // 创建新的节点,新节点的后继指向原来的头节点,即将原头节点向后移一位,新节点代替头结点的位置。
- first = newNode;
- if (f == null)
- last = newNode;
- else
- f.prev = newNode;
- size++;
- modCount++;
- }
加入一个新的节点,看方法名就能知道,是在现在的链表的头部加一个节点,既然是头结点,那么头结点的前继必然为null,所以这也是Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);这样写的原因。
之后将first指向了当前链表的头结点,之后对之前的头节点进行了判断,若在插入元素之前头结点为null,则当前加入的元素就是第一个几点,也就是头结点,所以当前的状况就是:头结点=刚刚加入的节点=尾节点。若在插入元素之前头结点不为null,则证明之前的链表是有值的,那么我们只需要把新加入的节点的后继指向原来的头结点,而尾节点则没有发生变化。这样一来,原来的头结点就变成了第二个节点了。达到了我们的目的。
addLast方法在实现上是个addFirst是一致的,这里就不在赘述了。有兴趣的朋友可以看看源代码。
其实,LinkedList中add系列的方法都是大同小异的,都是创建新的节点,改变之前的节点的指向关系。仅此而已。
getFirst/getLast方法分析
- public E getFirst() {
- final Node<E> f = first;
- if (f == null)
- throw new NoSuchElementException();
- return f.item;
- }
- public E getLast() {
- final Node<E> l = last;
- if (l == null)
- throw new NoSuchElementException();
- return l.item;
- }
get方法分析
这里主要看一下它调用的node方法
- public E get(int index) {
- // 校验给定的索引值是否在合理范围内
- checkElementIndex(index);
- return node(index).item;
- }
- Node<E> node(int index) {
- 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;
- }
- }
- public E removeFirst() {
- final Node<E> f = first;
- if (f == null)
- throw new NoSuchElementException();
- return unlinkFirst(f);
- }
- 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;
- }
对于LinkedList的其他方法,大致上都是包装了以上这几个方法,没有什么其他的大的变动。