Java源码分析-LinkedList双向链表_linkedlist为什么用双向链表

简单说下链表和和数组的区别，数组寻址快，遍历快。链表操作效率高，比如插入，删除。而两者的优点正是对方的缺点。可以理解成，数组每个元素都很团结，靠的很紧，所以想拆开他们就很难，而链表是松散的，而联系就是他们的就是指向前一个或者后一个兄弟的部分，所以想插入或者拿走一个就很简单。拿ArrayList来说，就是基于数组实现的，由于数组是一个有序的集合体，每次用add或者remove方法都会调用一个数组拷贝的本地方法，本地方法一般效率上面就有点欠缺了。

再说下Java链表-LinkedList，Java的是双向链表，和单链表比起来，优点就是可以双向遍历，折半搜索，而单链表只能从头开始遍历，缺点就是双向链表更占用空间。如下图：

这就是一个双向链表的节点，中间的部分就是节点的元素内容，我们把左右的部分称作这个节点的前驱和后驱，分别指向上一个节点和下一个节点，而单向链表就少了前驱。第一个节点的前驱和最后一个节点的后驱指向null

源码分析：

private static class Node<E> {
        E item; //元素内容
        Node<E> next; //后驱
        Node<E> prev; //前驱
 
        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

链表的核心，就是在上面的这个内部类的基础上实现的，和上图一样，分为三部分

    /**
     * 头部元素 prev = null
     */
    transient Node<E> first;
 
    /**
     * 尾部元素 next = null
     */
    transient Node<E> last;

头部节点和尾节点，所有的遍历都是从这两个节点开始的，而且大部分的操作都会涉及到这两个节点。

    public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }
 
    public void addLast(E e) {
        linkLast(e);
    }
 
    /**
     * 向链表的尾部新增一个节点
     */
    void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); //新增一个最后的节点，后驱为空
        last = newNode; //尾节点变更为新增的节点
        if (l == null)
            first = newNode; //为空时就说明此链表中没有数据，头结点也变更为新增的节点
        else
            l.next = newNode; //原来的尾节点变为倒数第2个，此节点后驱指向新增的节点
        size++;
        modCount++;
    }

add方法和addLat都是调用的linkLast方法，所以把他们放在一起分析。

    public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);
 
        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));
    }
 
    /**
     * 在指定节点前面插入节点
     * @param e 需要插入的元素
     * @param succ 指定的节点
     */
    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        final Node<E> pred = succ.prev; //先将succ的前驱保存到临时变量里，等会这个节点的前驱会更新
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ); //新节点的前驱为succ的前驱，后驱为succ
        succ.prev = newNode; // 更新succ的前驱
        if (pred == null)
            first = newNode; //succ为头结点的情况，将头结点变更为新增的节点
        else
            pred.next = newNode; // 原来succ的前驱节点的后驱指向新节点
        size++;
        modCount++;
    }
 
    /**
     * 查询指定位置的节点
     */
    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);
        
        //折半查询，增加效率
        if (index < (size >> 1)) { //指定节点在前半部分
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++) //头结点遍历到指定位置
                x = x.next; 
            return x;
        } else { //指定节点在后半部分
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--) //尾结点遍历到指定位置
                x = x.prev; 
            return x;
        }
    }

add的重载方法，这里除了调用到了linkeLast，还用调用了linkBefore方法，而linkBefore方法又调用了node方法，其中node方法在很多地方还用到了，小伙伴们可以多看几遍，加深印象

    /**
     * 移除指定元素，没有包含则不做操作
     */
    public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null) { //从头遍历到第一个null移除并返回true
                    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;
    }
 
    public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));
    }
 
    /**
     * 移除指定节点
     */
    E unlink(Node<E> x) {
        // assert x != null;
        
        //先将x的前驱、后驱和元素内容保存在临时变量里
        final E element = x.item;
        final Node<E> next = x.next;
        final Node<E> prev = x.prev;
 
        if (prev == null) { //x为头结点的情况
            first = next; //头节点变更为指定节点的后驱
        } else {
            prev.next = next; //前一个节点的后驱指向x的后驱节点
            x.prev = null; //x前驱置空
        }
 
        if (next == null) { //x为尾节点的情况
            last = prev; //尾节点变更为x的前驱
        } else {
            next.prev = prev; //后一个节点的前驱指向x的前驱节点
            x.next = null; //x后驱置空
        }
 
        x.item = null; //x元素内容为空，到此x的前驱、后驱也为空了
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

 移除的两个重载方式，都是调用的unlink方法

    /**
     * 获取指定位置的元素
     */
    public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }

get方法实际也是调用了node方法

其中，链表中还提供了栈的相关方法，也可以将链表当作栈来使用。

表达或理解欠缺之处，还望各位大牛不吝赐教。