目录

• 一、LinkedList 的剖白
• 二、LinkedList 的内功心法
• 三、LinkedList 的招式
• 1）招式一：增
• 2）招式二：删
• 3）招式三：改
• 4）招式四：查
• 四、LinkedList 的挑战

一、LinkedList 的剖白

大家好，我是 LinkedList，和 ArrayList 是同门师兄弟，但我俩练的内功却完全不同。师兄练的是动态数组，我练的是链表。

问大家一个问题，知道我为什么要练链表这门内功吗？

举个例子来讲吧，假如你们手头要管理一推票据，可能有一张，也可能有一亿张。

该怎么办呢？

申请一个 10G 的大数组等着？那万一票据只有 100 张呢？

申请一个默认大小的数组，随着数据量的增大扩容？要知道扩容是需要重新复制数组的，很耗时间。

关键是，数组还有一个弊端就是，假如现在有 500 万张票据，现在要从中间删除一个票据，就需要把 250 万张票据往前移动一格。

遇到这种情况的时候，我师兄几乎情绪崩溃，难受的要命。师父不忍心看到师兄这样痛苦，于是打我进入师门那一天，就强迫我练链表这门内功，一开始我很不理解，害怕师父偏心，不把师门最厉害的内功教我。

直到有一天，我亲眼目睹师兄差点因为移动数据而走火入魔，我才明白师父的良苦用心。从此以后，我苦练“链表”这门内功，取得了显著的进步，师父和师兄都夸我有天赋。

链表这门内功大致分为三个层次：

• 第一层叫做“单向链表”，我只有一个后指针，指向下一个数据；
• 第二层叫做“双向链表”，我有两个指针，后指针指向下一个数据，前指针指向上一个数据。
• 第三层叫做“二叉树”，把后指针去掉，换成左右指针。

但我现在的功力还达不到第三层，不过师父说我有这个潜力，练成神功是早晚的事。

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二、LinkedList 的内功心法

好了，经过我这么样的一个剖白后，大家对我应该已经不陌生了。那么接下来，我给大家展示一下我的内功心法。

我的内功心法主要是一个私有的静态内部类，叫 Node，也就是节点。

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;
    }
}

它由三部分组成：

• 节点上的元素
• 下一个节点
• 上一个节点

我画幅图给你们展示下吧。

• 对于第一个节点来说，prev 为 null；
• 对于最后一个节点来说，next 为 null；
• 其余的节点呢，prev 指向前一个，next 指向后一个。

我的内功心法就这么简单，其实我早已经牢记在心了。但师父叮嘱我，每天早上醒来的时候，每天晚上睡觉的时候，一定要默默地背诵一遍。虽然我有些厌烦，但我对师父的教诲从来都是言听计从。

三、LinkedList 的招式

和师兄 ArrayList 一样，我的招式也无外乎“增删改查”这 4 种。在此之前，我们都必须得初始化。

LinkedList<String> list = new LinkedList();

师兄在初始化的时候，默认大小为 10，也可以指定大小，依据要存储的元素数量来。我就不需要。

1）招式一：增

可以调用 add 方法添加元素：

list.add("沉默王二");
list.add("沉默王三");
list.add("沉默王四");

add 方法内部其实调用的是 linkLast 方法：

public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}

linkLast，顾名思义，就是在链表的尾部链接：

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++;
}

• 添加第一个元素的时候，first 和 last 都为 null。
• 然后新建一个节点 newNode，它的 prev 和 next 也为 null。
• 然后把 last 和 first 都赋值为 newNode。

此时还不能称之为链表，因为前后节点都是断裂的。

• 添加第二个元素的时候，first 和 last 都指向的是第一个节点。
• 然后新建一个节点 newNode，它的 prev 指向的是第一个节点，next 为 null。
• 然后把第一个节点的 next 赋值为 newNode。

此时的链表还不完整。

• 添加第三个元素的时候，first 指向的是第一个节点，last 指向的是最后一个节点。
• 然后新建一个节点 newNode，它的 prev 指向的是第二个节点，next 为 null。
• 然后把第二个节点的 next 赋值为 newNode。

此时的链表已经完整了。

我这个增的招式，还可以演化成另外两个：

• addFirst() 方法将元素添加到第一位；
• addLast() 方法将元素添加到末尾。

addFirst 内部其实调用的是 linkFirst：

public void addFirst(E e) {
    linkFirst(e);
}

linkFirst 负责把新的节点设为 first，并将新的 first 的 next 更新为之前的 first。

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++;
}

addLast 的内核其实和 addFirst 差不多，就交给大家自行理解了。

2）招式二：删

我这个删的招式还挺多的：

• remove()：删除第一个节点
• remove(int)：删除指定位置的节点
• remove(Object)：删除指定元素的节点
• removeFirst()：删除第一个节点
• removeLast()：删除最后一个节点

remove 内部调用的是 removeFirst，所以这两个招式的功效一样。

remove(int) 内部其实调用的是 unlink 方法。

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

unlink 方法其实很好理解，就是更新当前节点的 next 和 prev，然后把当前节点上的元素设为 null。

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;
}

remove(Object) 内部也调用了 unlink 方法，只不过在此之前要先找到元素所在的节点：

public boolean remove(Object o) {
    if (o == null) {
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
            if (x.item == null) {
                unlink(x);
                return true;
            }
        }
    } else {
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
            if (o.equals(x.item)) {
                unlink(x);
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}

这内部就分为两种，一种是元素为 null 的时候，必须使用 == 来判断；一种是元素为非 null 的时候，要使用 equals 来判断。equals 是不能用来判 null 的，会抛出 NPE 错误。

removeFirst 内部调用的是 unlinkFirst 方法：

public E removeFirst() {
    final Node<E> f = first;
    if (f == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return unlinkFirst(f);
}

unlinkFirst 负责的就是把第一个节点毁尸灭迹，并且捎带把后一个节点的 prev 设为 null。

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;
}

3）招式三：改

可以调用 set() 方法来更新元素：

list.set(0, "沉默王五");

来看一下 set() 方法：

public E set(int index, E element) {
    checkElementIndex(index);
    Node<E> x = node(index);
    E oldVal = x.item;
    x.item = element;
    return oldVal;
}

首先对指定的下标进行检查，看是否越界；然后根据下标查找原有的节点：

Node<E> node(int index) {
    // assert isElementIndex(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;
    }
}

size >> 1：也就是右移一位，相当于除以 2。对于计算机来说，移位比除法运算效率更高，因为数据在计算机内部都是二进制存储的。

换句话说，node 方法会对下标进行一个初步判断，如果靠近前半截，就从下标 0 开始遍历；如果靠近后半截，就从末尾开始遍历。

找到指定下标的节点就简单了，直接把原有节点的元素替换成新的节点就 OK 了，prev 和 next 都不用改动。

4）招式四：查

我这个查的招式可以分为两种：

• indexOf(Object)：查找某个元素所在的位置
• get(int)：查找某个位置上的元素

indexOf 的内部分为两种，一种是元素为 null 的时候，必须使用 == 来判断；一种是元素为非 null 的时候，要使用 equals 来判断。因为 equals 是不能用来判 null 的，会抛出 NPE 错误。

public int indexOf(Object o) {
    int index = 0;
    if (o == null) {
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
            if (x.item == null)
                return index;
            index++;
        }
    } else {
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
            if (o.equals(x.item))
                return index;
            index++;
        }
    }
    return -1;
}

get 方法的内核其实还是 node 方法，这个之前已经说明过了，这里略过。

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

其实，查这个招式还可以演化为其他的一些，比如说：

• getFirst() 方法用于获取第一个元素；
• getLast() 方法用于获取最后一个元素；
• poll() 和 pollFirst() 方法用于删除并返回第一个元素（两个方法尽管名字不同，但方法体是完全相同的）；
• pollLast() 方法用于删除并返回最后一个元素；
• peekFirst() 方法用于返回但不删除第一个元素。

四、LinkedList 的挑战

说句实在话，我不是很喜欢和师兄 ArrayList 拿来比较，因为我们各自修炼的内功不同，没有孰高孰低。

虽然师兄经常喊我一声师弟，但我们之间其实挺和谐的。但我知道，在外人眼里，同门师兄弟，总要一较高下的。

比如说，我们俩在增删改查时候的时间复杂度。

也许这就是命运吧，从我进入师门的那天起，这种争论就一直没有停息过。

无论外人怎么看待我们，在我眼里，师兄永远都是一哥，我敬重他，他也愿意保护我。

好了，LinkedList 这篇就到这了。

如果大家有闲情逸致的话，建议手撕一下链表，可以从单向链表开始撕起。

希望大家能点赞下，给我注入一点点更新的动力。我也会不断地提升品质，给大家带来更硬核的技术文章，笔芯~

到此这篇关于以武侠形式理解Java LinkedList源码的文章就介绍到这了,更多相关Java LinkedList内容请搜索自由互联以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持自由互联！