LinkedList 的一些认识：
对于锁链的认识还是以前看动画片<圣斗士星矢>中阿舜的武器，锁链被无数次的击碎断裂，然后小宇宙爆发，锁链会自动前后拼接，组成强大的链条。"星云锁链" - 锁链无边无际、攻击范围广，仙女座暴走也是很恐怖的 ^_^
可能我这样比喻并不怎么准确，双向链表也是基于这种前后节点的操作。我的理解是：
- 继承于AbstractSequentialList的双向链表，可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作
- 有序，非线程安全的双向链表，默认使用尾部插入法
- 适用于频繁新增或删除场景，频繁访问场景请选用ArrayList
- 插入和删除时间复杂为O(1)，其余最差O(n)
- 由于实现Deque接口，双端队列相关方法众多，会专门来讲，这里不多加详述
■ 类定义
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
- 继承 AbstractSequentialList，能被当作堆栈、队列或双端队列进行操作
- 实现 List 接口，能进行队列操作
- 实现 Deque 接口，能将LinkedList当作双端队列使用
- 实现 Cloneable 接口，重写 clone() ，能克隆(浅拷贝)
- 实现 java.io.Serializable 接口，支持序列化
■ 重要全局变量
/**
* 当前链表元素数量
*/
transient int size = 0;
/**
* Pointer to first node.
* Invariant: (first == null && last == null) || (first.prev == null && first.item != null)
* 链表头部节点
*/
transient Node<E> first;
/**
* Pointer to last node.
* Invariant: (first == null && last == null) || (last.next == null && last.item != null)
* 链表尾部节点
*/
transient Node<E> last;
■ 构造器
/**
* Constructs an empty list.
* 默认空构造器 -- 注意LinkedList并不提供指定容量的构造器
*/
public LinkedList() {
}
/**
* Constructs a list containing the elements of the specified
* collection, in the order they are returned by the collection's iterator.
* 支持将一个Collection转换成LinkedList
*
* @param c the collection whose elements are to be placed into this list
* @throws NullPointerException if the specified collection is null
*/
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
■ Node节点 - 可看作链条的两头拼接点
/**
* 存储对象的结构：
* 每个Node节点包含了上一个节点和下一个节点的引用，从而构成了双向的链表
*/
private static class Node<E> {
E item; //存储元素
Node<E> next; // 指向下一个节点
Node<E> prev; // 指向上一个节点
//注意第一个元素是prev，第二个元素才是存储元素即可
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next){
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
■ LinkedList 的存贮
add()
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
* <p>This method is equivalent to {@link #addLast}.
* 插入一个新元素到链表尾部
* @param e element to be appended to this list
* @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add}) 返回插入结果
*/
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
/**
* Inserts the specified element at the specified position in this list.
* Shifts the element currently at that position (if any) and any
* subsequent elements to the right (adds one to their indices).
* 插入一个新元素到指定下标位置，大于该下标的所有元素统一向右移动一位
* @param index index at which the specified element is to be inserted
* @param element element to be inserted
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);//下标边界校验
if (index == size) //当下标==链表长度时，尾部插入
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));//否则，前部插入（起始位置为index）
}
- checkPositionIndex() :
private void checkPositionIndex(int index) {
if (!isPositionIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/**
* Tells if the argument is the index of a valid position for an iterator or an add operation.
* 当迭代或插入操作时，需要判断下标的边界
*/
private boolean isPositionIndex(int index) {
return index >= 0 && index <= size;
}
- linkLast()
/**
* Links e as last element.
* 将e变为链表的最后一个元素
*/
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);//注意：新建node的next为null
last = newNode;//将新建node作为链表尾部节点
//当原队尾为null时，即链表为空时
if (l == null)
first = newNode;//将新建node同时作为链表头部节点
else
l.next = newNode;//将原链表尾部节点的next引用指向新建node，形成链表结构
size++;//当前链表长度+1
modCount++;//新增操作属于结构性变动，modCount计数+1
}
- linkBefore()
/**
* Inserts element e before non-null Node succ.
* 插入一个新的元素到指定非空节点之前
*/
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
//逻辑与linkLast基本一致，区别在于将last变成prev，将新节点插入到succ节点之前
final Node<E> pred = succ.prev;
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
succ.prev = newNode;//唯一的区别，将新节点插入到succ节点之前
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;//插入属于结构性变动，modCount计数+1
}
■ LinkedList 的读取
- get()
/**
* Returns the element at the specified position in this list.
* 获取指定下标元素
* @param index index of the element to return
* @return the element at the specified position in this list
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public E get(int index) {
checkElementIndex(index); //判断下标是否存在元素
return node(index).item; //注意返回不是node，而是item；同时node一定不为null，而item允许为null
}
- node()
/**
* Returns the (non-null) Node at the specified element index.
* 返回指定下标的非空node
*/
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
//值得一提的是，为了提高查询效率，node查询选择使用二分查找法
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first; //若在前半边，就从前往后找
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
Node<E> x = last; //若在后半边，就从后往前找
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
■ LinkedList 的移除
- remove()
/**
* Retrieves and removes the head (first element) of this list.
* 默认删除头部节点
* @return the head of this list
* @throws NoSuchElementException if this list is empty
* @since 1.5
*/
public E remove() {
return removeFirst();
}
/**
* Removes the element at the specified position in this list. Shifts any
* subsequent elements to the left (subtracts one from their indices).
* Returns the element that was removed from the list.
* 根据下标删除元素
* @param index the index of the element to be removed
* @return the element previously at the specified position
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);//边界校验 index >= 0 && index < size
return unlink(node(index));//解绑操作
}
/**
* Removes the first occurrence of the specified element from this list,if it is present.
* If this list does not contain the element, it is unchanged.
* More formally, removes the element with the lowest index {@code i} such that
* <tt>(o==null?get(i)==null:;o.equals(get(i)))</tt> (if such an element exists).
* Returns {@code true} if this list contained the specified element (or equivalently,
* if this list changed as a result of the call).
* 直接移除某个元素：
* 当该元素不存在，不会发生任何变化
* 当该元素存在且成功移除时，返回true，否则false
* 当有重复元素时，只删除第一次出现的同名元素 ：
* 例如只移除第一次出现的null（即下标最小时出现的null）
* @param o element to be removed from this list, if present
* @return {@code true} if this list contained the specified element
*/
public boolean remove(Object o) {
//虽然跟ArrayList一样需要遍历，但由于不需要调用耗时的`System.arraycopy`，效率更高
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;
}
- unlink()
/**
* Unlinks non-null node x.
* 解除node链接，主要干了三件事情：
* 1.解绑当前元素的前后节点链接，前后节点重新绑定关系
* 2.当前元素的所有属性清空，help gc
* 3.链表长度-1，modCount计数+1(help fail-fast)
* @return 返回元素本身 注意是item，而不是node
*/
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;//后一位节点
final Node<E> prev = x.prev;//前一位节点
//解绑前一位节点
if (prev == null) {//当前节点位于链表头部
first = next;//后一位节点放链表头部
} else {
//非链表头部
prev.next = next;//将前一位节点的next指向下一位节点
x.prev = null;//当前节点的前一位节点清空 ，help gc
}
//解绑后一位节点
if (next == null) {//当前节点位于链表尾部
last = prev;//前一位节点放链表尾部
} else {
//非链表尾部
next.prev = prev;//将后一位节点的prev指向前一位节点
x.next = null;//当前节点的后一位节点清空 ，help gc
}
x.item = null;//当前节点元素清空
size--;//链表长度-1
modCount++;//删除操作属于结构性变动，modCount计数+1
return element;//返回元素本身
}
** unlinkFirst / unlinkLast 思路基本一致，有兴趣读者可参考JDK
■ LinkedList 实现堆栈
- 栈(Stack)是限定仅在一端进行插入(push)、输出删除(pop) 运算的线性表
- 根据后进先出(LIFO: last in first output)原则，顶部称为栈顶(top)，底部称为栈底(bottom)
/**
* 堆栈(Stack)的LinkedList版本简单实现
* 这里使用first（使用last原理也一样，保证只在一端操作即可）
*/
class Stack<T> {
LinkedList<T> linkedList = new LinkedList<T>();
/**
* 入栈
*/
public void push(T v) {
linkedList.addFirst(v);
}
/**
* 出栈，不删除栈顶元素
*/
public T peek() {
return storage.getFirst();
}
/**
* 出栈 ，删除栈顶元素
*/
public T pop() {
return storage.removeFirst();
}
}
■ LinkedList 实现队列
- 队列(Queue)是限定插入和删除各在一端进行的线性表
- 根据先进先出(FIFO)原则，表中允许插入的一端称为队尾(Rear)，允许删除的一端称为队头(Front)
- 队列的操作方式和堆栈类似，唯一的区别在于队列只允许新数据在后端进行添加
/**
* 队列的LinkedList版本简单实现
* 这里使用队尾插入，对头删除的写法（反过来原理一致，只要保证插入和删除各占一端即可）
*/
class Queue<T> {
LinkedList<T> linkedList = new LinkedList<T>();
/**
* 入队，将指定的元素插入队尾
*/
public void offer(T v) {
linkedList.offer(v);
}
/**
* 出队，获取头部元素，但不删除，如果此队列为空，则返回 null
*/
public T peek() {
return linkedList.peek();
}
/**
* 出队，获取头部元素，但不删除，如果此队列为空，则抛异常
*/
public T element() {
return linkedList.element();
}
/**
* 出队，获取头部元素并删除，如果队列为空，则返回 null
*/
public T poll() {
return linkedList.poll();
}
/**
* 出队，获取头部元素并删除，如果队列为空，则抛异常
*/
public T remove() {
return linkedList.remove();
}
}