Java中LinkedList實現原理

數據結構

　　LinkedList是基於鏈表結構實現，所以在LinkedList類中包含了first和last兩個指針（類型為Node）。Node中包含了對prev節點、next節點的引用，這樣就構成了雙向的鏈表。

　　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;
        }
    }

存儲

1.add(E e)方法

　　該方法首先聲明一個新Node l，將鏈表的最后一個Node賦值給l，然后將新的Node即newNode覆蓋last（或者說讓last指向newNode），最后將l的next指針指向newNode。

　　//Appends the specified element to the end of this list.
    public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }
    /**
     * Links e as last element.
     */
    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++;
    }

2.add(int index, E element)

　　該方法是在指定的index位置插入新元素。如果index位置正好等於size，則調用linkLast(element)將其插入到末尾；否則調用linkBefore(element, node(index))方法進行插入。

　　linkBefore中的node(index)是返回指定位置的元素。

　　public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);
        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));
    }
    /**
     * Returns the (non-null) Node at the specified element index.
     */
    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);
        // 如果要取元素的位置是整個list一半的左半邊，那么從list的頭開始向后遍歷，遍歷至要取元素的位置
        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } 
        // 否則從list一半的右半邊開始尋找，也就是從尾部開始向前遍歷，遍歷至要取元素的位置
        else {
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

刪除

1.remove(int index)

　　刪除列表中指定位置的元素，首先檢測該位置是否在該列表中存在，然后解除該元素前、后指向的元素。

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

獲取

1.get(int index)

　　獲取指定位置元素的值。同樣首先判斷傳入位置是否越界，如果超過list的size，拋出IndexOutBoundsException異常，然后node()方法進行左半邊或右半邊遍歷獲取，add(int index, E element)中有提到，不再贅述。

    public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }

2.getFirst()

3.getLast()

　　first、last是LinkedList的兩個屬性，判空后直接返回。

    /**
     * Returns the first element in this list.
     *
     * @return the first element in this list
     * @throws NoSuchElementException if this list is empty
     */
    public E getFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return f.item;
    }

    /**
     * Returns the last element in this list.
     *
     * @return the last element in this list
     * @throws NoSuchElementException if this list is empty
     */
    public E getLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return l.item;
    }