1. 概要

LinkedList は、ArrayList と同様に List インターフェースを実装します。ただし、ArrayList が List インターフェースの可変サイズ配列の実装であり、LinkedList が List インターフェースのリンクされたリストの実装である点が異なります。リンクリストの実装に基づくと、LinkedList は挿入と削除の場合は ArrayList より優れていますが、ランダムアクセスは ArrayList より劣ります。

LinkedList はすべてのオプションのリスト操作を実装し、null を含むすべての要素を許可します。

List インターフェイスの実装に加えて、LinkedList クラスは、リストの先頭と末尾の要素を取得、削除、挿入するための統一された命名メソッドも提供します。これらの操作により、リンクリストをスタック、キュー、または両端キューとして使用できるようになります。

このクラスは Deque インターフェイスを実装し、追加およびポーリングのための先入れ先出しキュー操作、およびその他のスタックおよびダブルエンドキュー操作を提供します。

すべての操作は、二重リンクリストのニーズに従って実行されます。リストにインデックスを付けると、リストの先頭または末尾 (指定されたインデックスに近い端から) がスキャンされます。

同時に、ArrayList と同様に、この実装は同期されません。

(上記は JDK 6.0 API から取得したものです)。

2. ソースコード分析

2.1. 定義

まず、LinkedList の定義を見てみましょう。

りー

ここからコードスニペットでは、LinkedList が AbstractSequentialList を継承し、List、Deque、Cloneable、および Serializable を実装していることが明確にわかります。その中で、AbstractSequentialList は List インターフェイスのバックボーン実装を提供するため、「シーケンシャルアクセス」データストア (リンクリストなど) によってサポートされるこのインターフェイスの実装に必要な作業が最小限に抑えられ、List インターフェイスの実装の複雑さが軽減されます。線形のデキューコレクションは、両端での要素の挿入と削除をサポートし、両端のキューの操作を定義します。

2.2. 属性

2 つの基本属性、サイズとヘッダーが LinkedList で提供されます。 ️ここで、size は LinkedList のサイズを表し、header はリンクされたリストのヘッダーを表し、Entry はノードオブジェクトを表すことができます。

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

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上記は、Entryオブジェクトのソースコードであり、保存される要素を定義するLinkedListの内部クラスです。この要素の前の要素と後続の要素は、典型的な二重リンクリストの定義方法です。

2.3. 構築メソッド

LinkedList は、LinkedLis() と LinkedList(Collection c) の 2 つの構築メソッドを改良しました。

private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null);
private transient int size = 0;

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LinkedList() は空のリストを構築します。その中には要素はなく、ヘッダーノードの前の要素と次の要素がそれ自体を指すだけです。

LinkedList(Coll ection c): 指定されたコレクション内の要素を、そのコレクションの反復子によって返される順序で含むリストを構築します。コンストラクターは、まず LinkedList() を呼び出して空のリストを構築し、次に addAll() メソッドを呼び出してコレクション内のすべての要素をリストに追加します。以下は addAll() のソースコードです:

private static class Entry<E> {
        E element;        //元素节点
        Entry<E> next;    //下一个元素
        Entry<E> previous;  //上一个元素

        Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {
            this.element = element;
            this.next = next;
            this.previous = previous;
        }
    }

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addAll() メソッドには 2 つのメソッドが関係しており、1 つはエントリ (int インデックス) であり、LinkedList に対してプライベートです。主にインデックス位置でノード要素を検索するために使用されるメソッド。

/**
     * 返回指定位置(若存在)的节点元素
     */
    private Entry<E> entry(int index) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: "
                    + size);
        //头部节点
        Entry<E> e = header;
        //判断遍历的方向
        if (index < (size >> 1)) {
            for (int i = 0; i <= index; i++)
                e = e.next;
        } else {
            for (int i = size; i > index; i--)
                e = e.previous;
        }
        return e;
    }

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从该方法有两个遍历方向中我们也可以看出LinkedList是双向链表，这也是在构造方法中为什么需要将header的前、后节点均指向自己。

如果对数据结构有点了解，对上面所涉及的内容应该问题，我们只需要清楚一点：LinkedList是双向链表，其余都迎刃而解。

由于篇幅有限，下面将就LinkedList中几个常用的方法进行源码分析。

2.4、增加方法

add(E e): 将指定元素添加到此列表的结尾。

public boolean add(E e) {
    addBefore(e, header);
        return true;
    }

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该方法调用addBefore方法，然后直接返回true，对于addBefore()而已，它为LinkedList的私有方法。

private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {
        //利用Entry构造函数构建一个新节点 newEntry，
        Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);
        //修改newEntry的前后节点的引用，确保其链表的引用关系是正确的
        newEntry.previous.next = newEntry;
        newEntry.next.previous = newEntry;
        //容量+1
        size++;
        //修改次数+1
        modCount++;
        return newEntry;
    }

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在addBefore方法中无非就是做了这件事：构建一个新节点newEntry，然后修改其前后的引用。

LinkedList还提供了其他的增加方法：

add(int index, E element)：在此列表中指定的位置插入指定的元素。

addAll(Collection c)：添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾，顺序是指定 collection 的迭代器返回这些元素的顺序。

addAll(int index, Collection c)：将指定 collection 中的所有元素从指定位置开始插入此列表。

AddFirst(E e): 将指定元素插入此列表的开头。

addLast(E e): 将指定元素添加到此列表的结尾。

2.5、移除方法

remove(Object o)：从此列表中移除首次出现的指定元素（如果存在）。该方法的源代码如下：

public boolean remove(Object o) {
        if (o==null) {
            for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
                if (e.element==null) {
                    remove(e);
                    return true;
                }
            }
        } else {
            for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
                if (o.equals(e.element)) {
                    remove(e);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

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该方法首先会判断移除的元素是否为null，然后迭代这个链表找到该元素节点，最后调用remove(Entry e)，remove(Entry e)为私有方法，是LinkedList中所有移除方法的基础方法，如下：

private E remove(Entry<E> e) {
        if (e == header)
            throw new NoSuchElementException();

        //保留被移除的元素：要返回
        E result = e.element;
        
        //将该节点的前一节点的next指向该节点后节点
        e.previous.next = e.next;
        //将该节点的后一节点的previous指向该节点的前节点
        //这两步就可以将该节点从链表从除去：在该链表中是无法遍历到该节点的
        e.next.previous = e.previous;
        //将该节点归空
        e.next = e.previous = null;
        e.element = null;
        size--;
        modCount++;
        return result;
    }

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其他的移除方法：

clear()：从此列表中移除所有元素。

remove()：获取并移除此列表的头（第一个元素）。

remove(int index)：移除此列表中指定位置处的元素。

remove(Objec o)：从此列表中移除首次出现的指定元素（如果存在）。

removeFirst()：移除并返回此列表的第一个元素。

removeFirstOccurrence(Object o)：从此列表中移除第一次出现的指定元素（从头部到尾部遍历列表时）。

removeLast(): このリストの最後の要素を削除して返します。

removeLastOccurrence(Object o): 指定された要素の最後の出現をこのリストから削除します (リストを先頭から末尾まで走査するとき)。