概要
前面，我们已经学习了ArrayList，并了解了fail-fast机制。这一章我们接着学习List的实现类——LinkedList。
和学习ArrayList一样，接下来呢，我们先对LinkedList有个整体认识，然后再学习它的源码；最后再通过实例来学会使用LinkedList。内容包括：
第1部分 LinkedList介绍
第2部分 LinkedList数据结构
第3部分 LinkedList源码解析(基于JDK1.6.0_45)
第4部分 LinkedList遍历方式
第5部分 LinkedList示例
转载请注明出处：http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3308807.html
第1部分 LinkedList介绍
LinkedList简介
LinkedList 是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。
LinkedList 实现 List 接口，能对它进行队列操作。
LinkedList 实现 Deque 接口，即能将LinkedList当作双端队列使用。
LinkedList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能克隆。
LinkedList 实现java.io.Serializable接口，这意味着LinkedList支持序列化，能通过序列化去传输。
LinkedList 是非同步的。
LinkedList构造函数
// 默认构造函数 LinkedList() // 创建一个LinkedList，保护Collection中的全部元素。 LinkedList(Collection<? extends E> collection)
LinkedList的API
LinkedList的API boolean add(E object) void add(int location, E object) boolean addAll(Collection<? extends E> collection) boolean addAll(int location, Collection<? extends E> collection) void addFirst(E object) void addLast(E object) void clear() Object clone() boolean contains(Object object) Iterator<E> descendingIterator() E element() E get(int location) E getFirst() E getLast() int indexOf(Object object) int lastIndexOf(Object object) ListIterator<E> listIterator(int location) boolean offer(E o) boolean offerFirst(E e) boolean offerLast(E e) E peek() E peekFirst() E peekLast() E poll() E pollFirst() E pollLast() E pop() void push(E e) E remove() E remove(int location) boolean remove(Object object) E removeFirst() boolean removeFirstOccurrence(Object o) E removeLast() boolean removeLastOccurrence(Object o) E set(int location, E object) int size() <T> T[] toArray(T[] contents) Object[] toArray()
AbstractSequentialList简介
在介绍LinkedList的源码之前，先介绍一下AbstractSequentialList。毕竟，LinkedList是AbstractSequentialList的子类。
AbstractSequentialList 实现了get(int index)、set(int index, E element)、add(int index, E element) 和 remove(int index)这些函数。这些接口都是随机访问List的，LinkedList是双向链表；既然它继承于AbstractSequentialList，就相当于已经实现了“get(int index)这些接口”。
此外，我们若需要通过AbstractSequentialList自己实现一个列表，只需要扩展此类，并提供 listIterator() 和 size() 方法的实现即可。若要实现不可修改的列表，则需要实现列表迭代器的 hasNext、next、hasPrevious、previous 和 index 方法即可。
第2部分 LinkedList数据结构
LinkedList的继承关系
java.lang.Object ↳ java.util.AbstractCollection<E> ↳ java.util.AbstractList<E> ↳ java.util.AbstractSequentialList<E> ↳ java.util.LinkedList<E> public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {}
LinkedList与Collection关系如下图：
LinkedList的本质是双向链表。
(01) LinkedList继承于AbstractSequentialList，并且实现了Dequeue接口。
(02) LinkedList包含两个重要的成员：header 和 size。
header是双向链表的表头，它是双向链表节点所对应的类Entry的实例。Entry中包含成员变量： previous, next, element。其中，previous是该节点的上一个节点，next是该节点的下一个节点，element是该节点所包含的值。
size是双向链表中节点的个数。
第3部分 LinkedList源码解析(基于JDK1.6.0_45)
为了更了解LinkedList的原理，下面对LinkedList源码代码作出分析。
在阅读源码之前，我们先对LinkedList的整体实现进行大致说明：
LinkedList实际上是通过双向链表去实现的。既然是双向链表，那么它的顺序访问会非常高效，而随机访问效率比较低。
既然LinkedList是通过双向链表的，但是它也实现了List接口{也就是说，它实现了get(int location)、remove(int location)等“根据索引值来获取、删除节点的函数”}。LinkedList是如何实现List的这些接口的，如何将“双向链表和索引值联系起来的”？
实际原理非常简单，它就是通过一个计数索引值来实现的。例如，当我们调用get(int location)时，首先会比较“location”和“双向链表长度的1/2”；若前者大，则从链表头开始往后查找，直到location位置；否则，从链表末尾开始先前查找，直到location位置。
这就是“双线链表和索引值联系起来”的方法。
好了，接下来开始阅读源码(只要理解双向链表，那么LinkedList的源码很容易理解的)。
1 package java.util; 2 3 public class LinkedList<E> 4 extends AbstractSequentialList<E> 5 implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable 6 { 7 // 链表的表头，表头不包含任何数据。Entry是个链表类数据结构。 8 private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null); 9 10 // LinkedList中元素个数 11 private transient int size = 0; 12 13 // 默认构造函数：创建一个空的链表 14 public LinkedList() { 15 header.next = header.previous = header; 16 } 17 18 // 包含“集合”的构造函数:创建一个包含“集合”的LinkedList 19 public LinkedList(Collection<? extends E> c) { 20 this(); 21 addAll(c); 22 } 23 24 // 获取LinkedList的第一个元素 25 public E getFirst() { 26 if (size==0) 27 throw new NoSuchElementException(); 28 29 // 链表的表头header中不包含数据。 30 // 这里返回header所指下一个节点所包含的数据。 31 return header.next.element; 32 } 33 34 // 获取LinkedList的最后一个元素 35 public E getLast() { 36 if (size==0) 37 throw new NoSuchElementException(); 38 39 // 由于LinkedList是双向链表；而表头header不包含数据。 40 // 因而，这里返回表头header的前一个节点所包含的数据。 41 return header.previous.element; 42 } 43 44 // 删除LinkedList的第一个元素 45 public E removeFirst() { 46 return remove(header.next); 47 } 48 49 // 删除LinkedList的最后一个元素 50 public E removeLast() { 51 return remove(header.previous); 52 } 53 54 // 将元素添加到LinkedList的起始位置 55 public void addFirst(E e) { 56 addBefore(e, header.next); 57 } 58 59 // 将元素添加到LinkedList的结束位置 60 public void addLast(E e) { 61 addBefore(e, header); 62 } 63 64 // 判断LinkedList是否包含元素(o) 65 public boolean contains(Object o) { 66 return indexOf(o) != -1; 67 } 68 69 // 返回LinkedList的大小 70 public int size() { 71 return size; 72 } 73 74 // 将元素(E)添加到LinkedList中 75 public boolean add(E e) { 76 // 将节点(节点数据是e)添加到表头(header)之前。 77 // 即，将节点添加到双向链表的末端。 78 addBefore(e, header); 79 return true; 80 } 81 82 // 从LinkedList中删除元素(o) 83 // 从链表开始查找，如存在元素(o)则删除该元素并返回true； 84 // 否则，返回false。 85 public boolean remove(Object o) { 86 if (o==null) { 87 // 若o为null的删除情况 88 for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) { 89 if (e.element==null) { 90 remove(e); 91 return true; 92 } 93 } 94 } else { 95 // 若o不为null的删除情况 96 for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) { 97 if (o.equals(e.element)) { 98 remove(e); 99 return true; 100 } 101 } 102 } 103 return false; 104 } 105 106 // 将“集合(c)”添加到LinkedList中。 107 // 实际上，是从双向链表的末尾开始，将“集合(c)”添加到双向链表中。 108 public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { 109 return addAll(size, c); 110 } 111 112 // 从双向链表的index开始，将“集合(c)”添加到双向链表中。 113 public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) { 114 if (index < 0 || index > size) 115 throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+ 116 ", Size: "+size); 117 Object[] a = c.toArray(); 118 // 获取集合的长度 119 int numNew = a.length; 120 if (numNew==0) 121 return false; 122 modCount++; 123 124 // 设置“当前要插入节点的后一个节点” 125 Entry<E> successor = (index==size ? header : entry(index)); 126 // 设置“当前要插入节点的前一个节点” 127 Entry<E> predecessor = successor.previous; 128 // 将集合(c)全部插入双向链表中 129 for (int i=0; i<numNew; i++) { 130 Entry<E> e = new Entry<E>((E)a[i], successor, predecessor); 131 predecessor.next = e; 132 predecessor = e; 133 } 134 successor.previous = predecessor; 135 136 // 调整LinkedList的实际大小 137 size += numNew; 138 return true; 139 } 140 141 // 清空双向链表 142 public void clear() { 143 Entry<E> e = header.next; 144 // 从表头开始，逐个向后遍历；对遍历到的节点执行一下操作： 145 // (01) 设置前一个节点为null 146 // (02) 设置当前节点的内容为null 147 // (03) 设置后一个节点为“新的当前节点” 148 while (e != header) { 149 Entry<E> next = e.next; 150 e.next = e.previous = null; 151 e.element = null; 152 e = next; 153 } 154 header.next = header.previous = header; 155 // 设置大小为0 156 size = 0; 157 modCount++; 158 } 159 160 // 返回LinkedList指定位置的元素 161 public E get(int index) { 162 return entry(index).element; 163 } 164 165 // 设置index位置对应的节点的值为element 166 public E set(int index, E element) { 167 Entry<E> e = entry(index); 168 E oldVal = e.element; 169 e.element = element; 170 return oldVal; 171 } 172 173 // 在index前添加节点，且节点的值为element 174 public void add(int index, E element) { 175 addBefore(element, (index==size ? header : entry(index))); 176 } 177 178 // 删除index位置的节点 179 public E remove(int index) { 180 return remove(entry(index)); 181 } 182 183 // 获取双向链表中指定位置的节点 184 private Entry<E> entry(int index) { 185 if (index < 0 || index >= size) 186 throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+ 187 ", Size: "+size); 188 Entry<E> e = header; 189 // 获取index处的节点。 190 // 若index < 双向链表长度的1/2,则从前先后查找; 191 // 否则，从后向前查找。 192 if (index < (size >> 1)) { 193 for (int i = 0; i <= index; i++) 194 e = e.next; 195 } else { 196 for (int i = size; i > index; i--) 197 e = e.previous; 198 } 199 return e; 200 } 201 202 // 从前向后查找，返回“值为对象(o)的节点对应的索引” 203 // 不存在就返回-1 204 public int indexOf(Object o) { 205 int index = 0; 206 if (o==null) { 207 for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) { 208 if (e.element==null) 209 return index; 210 index++; 211 } 212 } else { 213 for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) { 214 if (o.equals(e.element)) 215 return index; 216 index++; 217 } 218 } 219 return -1; 220 } 221 222 // 从后向前查找，返回“值为对象(o)的节点对应的索引” 223 // 不存在就返回-1 224 public int lastIndexOf(Object o) { 225 int index = size; 226 if (o==null) { 227 for (Entry e = header.previous; e != header; e = e.previous) { 228 index--; 229 if (e.element==null) 230 return index; 231 } 232 } else { 233 for (Entry e = header.previous; e != header; e = e.previous) { 234 index--; 235 if (o.equals(e.element)) 236 return index; 237 } 238 } 239 return -1; 240 } 241 242 // 返回第一个节点 243 // 若LinkedList的大小为0,则返回null 244 public E peek() { 245 if (size==0) 246 return null; 247 return getFirst(); 248 } 249 250 // 返回第一个节点 251 // 若LinkedList的大小为0,则抛出异常 252 public E element() { 253 return getFirst(); 254 } 255 256 // 删除并返回第一个节点 257 // 若LinkedList的大小为0,则返回null 258 public E poll() { 259 if (size==0) 260 return null; 261 return removeFirst(); 262 } 263 264 // 将e添加双向链表末尾 265 public boolean offer(E e) { 266 return add(e); 267 } 268 269 // 将e添加双向链表开头 270 public boolean offerFirst(E e) { 271 addFirst(e); 272 return true; 273 } 274 275 // 将e添加双向链表末尾 276 public boolean offerLast(E e) { 277 addLast(e); 278 return true; 279 } 280 281 // 返回第一个节点 282 // 若LinkedList的大小为0,则返回null 283 public E peekFirst() { 284 if (size==0) 285 return null; 286 return getFirst(); 287 } 288 289 // 返回最后一个节点 290 // 若LinkedList的大小为0,则返回null 291 public E peekLast() { 292 if (size==0) 293 return null; 294 return getLast(); 295 } 296 297 // 删除并返回第一个节点 298 // 若LinkedList的大小为0,则返回null 299 public E pollFirst() { 300 if (size==0) 301 return null; 302 return removeFirst(); 303 } 304 305 // 删除并返回最后一个节点 306 // 若LinkedList的大小为0,则返回null 307 public E pollLast() { 308 if (size==0) 309 return null; 310 return removeLast(); 311 } 312 313 // 将e插入到双向链表开头 314 public void push(E e) { 315 addFirst(e); 316 } 317 318 // 删除并返回第一个节点 319 public E pop() { 320 return removeFirst(); 321 } 322 323 // 从LinkedList开始向后查找，删除第一个值为元素(o)的节点 324 // 从链表开始查找，如存在节点的值为元素(o)的节点，则删除该节点 325 public boolean removeFirstOccurrence(Object o) { 326 return remove(o); 327 } 328 329 // 从LinkedList末尾向前查找，删除第一个值为元素(o)的节点 330 // 从链表开始查找，如存在节点的值为元素(o)的节点，则删除该节点 331 public boolean removeLastOccurrence(Object o) { 332 if (o==null) { 333 for (Entry<E> e = header.previous; e != header; e = e.previous) { 334 if (e.element==null) { 335 remove(e); 336 return true; 337 } 338 } 339 } else { 340 for (Entry<E> e = header.previous; e != header; e = e.previous) { 341 if (o.equals(e.element)) { 342 remove(e); 343 return true; 344 } 345 } 346 } 347 return false; 348 } 349 350 // 返回“index到末尾的全部节点”对应的ListIterator对象(List迭代器) 351 public ListIterator<E> listIterator(int index) { 352 return new ListItr(index); 353 } 354 355 // List迭代器 356 private class ListItr implements ListIterator<E> { 357 // 上一次返回的节点 358 private Entry<E> lastReturned = header; 359 // 下一个节点 360 private Entry<E> next; 361 // 下一个节点对应的索引值 362 private int nextIndex; 363 // 期望的改变计数。用来实现fail-fast机制。 364 private int expectedModCount = modCount; 365 366 // 构造函数。 367 // 从index位置开始进行迭代 368 ListItr(int index) { 369 // index的有效性处理 370 if (index < 0 || index > size) 371 throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+ ", Size: "+size); 372 // 若 “index 小于 ‘双向链表长度的一半’”，则从第一个元素开始往后查找； 373 // 否则，从最后一个元素往前查找。 374 if (index < (size >> 1)) { 375 next = header.next; 376 for (nextIndex=0; nextIndex<index; nextIndex++) 377 next = next.next; 378 } else { 379 next = header; 380 for (nextIndex=size; nextIndex>index; nextIndex--) 381 next = next.previous; 382 } 383 } 384 385 // 是否存在下一个元素 386 public boolean hasNext() { 387 // 通过元素索引是否等于“双向链表大小”来判断是否达到最后。 388 return nextIndex != size; 389 } 390 391 // 获取下一个元素 392 public E next() { 393 checkForComodification(); 394 if (nextIndex == size) 395 throw new NoSuchElementException(); 396 397 lastReturned = next; 398 // next指向链表的下一个元素 399 next = next.next; 400 nextIndex++; 401 return lastReturned.element; 402 } 403 404 // 是否存在上一个元素 405 public boolean hasPrevious() { 406 // 通过元素索引是否等于0，来判断是否达到开头。 407 return nextIndex != 0; 408 } 409 410 // 获取上一个元素 411 public E previous() { 412 if (nextIndex == 0) 413 throw new NoSuchElementException(); 414 415 // next指向链表的上一个元素 416 lastReturned = next = next.previous; 417 nextIndex--; 418 checkForComodification(); 419 return lastReturned.element; 420 } 421 422 // 获取下一个元素的索引 423 public int nextIndex() { 424 return nextIndex; 425 } 426 427 // 获取上一个元素的索引 428 public int previousIndex() { 429 return nextIndex-1; 430 } 431 432 // 删除当前元素。 433 // 删除双向链表中的当前节点 434 public void remove() { 435 checkForComodification(); 436 Entry<E> lastNext = lastReturned.next; 437 try { 438 LinkedList.this.remove(lastReturned); 439 } catch (NoSuchElementException e) { 440 throw new IllegalStateException(); 441 } 442 if (next==lastReturned) 443 next = lastNext; 444 else 445 nextIndex--; 446 lastReturned = header; 447 expectedModCount++; 448 } 449 450 // 设置当前节点为e 451 public void set(E e) { 452 if (lastReturned == header) 453 throw new IllegalStateException(); 454 checkForComodification(); 455 lastReturned.element = e; 456 } 457 458 // 将e添加到当前节点的前面 459 public void add(E e) { 460 checkForComodification(); 461 lastReturned = header; 462 addBefore(e, next); 463 nextIndex++; 464 expectedModCount++; 465 } 466 467 // 判断 “modCount和expectedModCount是否相等”，依次来实现fail-fast机制。 468 final void checkForComodification() { 469 if (modCount != expectedModCount) 470 throw new ConcurrentModificationException(); 471 } 472 } 473 474 // 双向链表的节点所对应的数据结构。 475 // 包含3部分：上一节点，下一节点，当前节点值。 476 private static class Entry<E> { 477 // 当前节点所包含的值 478 E element; 479 // 下一个节点 480 Entry<E> next; 481 // 上一个节点 482 Entry<E> previous; 483 484 /** 485 * 链表节点的构造函数。 486 * 参数说明： 487 * element —— 节点所包含的数据 488 * next —— 下一个节点 489 * previous —— 上一个节点 490 */ 491 Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) { 492 this.element = element; 493 this.next = next; 494 this.previous = previous; 495 } 496 } 497 498 // 将节点(节点数据是e)添加到entry节点之前。 499 private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) { 500 // 新建节点newEntry，将newEntry插入到节点e之前；并且设置newEntry的数据是e 501 Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous); 502 newEntry.previous.next = newEntry; 503 newEntry.next.previous = newEntry; 504 // 修改LinkedList大小 505 size++; 506 // 修改LinkedList的修改统计数：用来实现fail-fast机制。 507 modCount++; 508 return newEntry; 509 } 510 511 // 将节点从链表中删除 512 private E remove(Entry<E> e) { 513 if (e == header) 514 throw new NoSuchElementException(); 515 516 E result = e.element; 517 e.previous.next = e.next; 518 e.next.previous =