JDK源码学习笔记（集合篇 - LinkedList）

LinkedList -> AbstractSequentialList -> List
同时实现了接口Deque, Cloneable, Serializable

书同上文，LinkedList就是上学时学的链表，很多公司，比如华为的应届基础面试题很多就是考的这个，比如链表反转，双向链表等。Java openJDK里的LinkedList理念上和这个并没有本质区别，从继承结构可以看出，这个LinkedList实现了List接口，那就是有序的线性结构，同时也实现了Deque（读音，待客）就是双向链表的意思，有head有tail，根据不同场景可以当队列和栈来用。当然它的插入删除都比数组Array的开销要小很多，毕竟就只有一些指针的指向变动，而数组是要真的复制数据，移动数据，有较重的内存拷贝等操作，缺点也很明显，无法RandomAccess，不可能像数组一样做到指哪打哪。这个来看看它是如何实现的，捡重点看。

构造 - Constructor

transient int size = 0;
transient Node first;
transient Node last;

内部有三个变量，大小size，head首元素first和tail元素last，Node其实就是

private static class Node {
    E item;
    Node next;
    Node prev;

    Node(Node prev, E element, Node next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

一个私有静态内部类，方便内部的数组结构组织，其实也很简单，就三个要素，节点的信息item，前一个节点指针prev，后一个节点指针next。
两个构造函数，一个无参构造器和一个集合构造器签名为addAll(Collection c)，无参构造器什么也没有不谈了。重点看下这个传入一个Collection的构造器，里面调用的addAll(size，c)。这个函数的意思就是从size所在的index开始把集合c加入到LinkedList中。
要做到这点，首先要定位到这个index所指向的元素，这里源码里用了一个位操作的技巧。

Node node(int index) {
    if (index < (size >> 1)) {
        Node x = first;
        // Iterate & Search
    } else {
        Node x = last;
        // Iterate & Search
    }
}

size >> 1意思就是把size变为2进制然后往右移一位，也就是除以2，这个其实就是为了判断这个index是更靠近head还是tail，如果小于中间的index，那就从head找，否则从tail找。找到这个node后，后面就很简单了，把要插入的node的prev指向这个节点的prev，以此类推可以把整个collection插入进去，其实就是头插法，最后把collection的最后一个元素的next指向之前找到的这个node，然后再把node的prev指向collection里的最后一个元素，完成。整个LinkedList的size和modCount都要变，size变为原大小加collection的大小之和，modCount加一。这里再说下这个modCount，它存在的目的就是为了避免多个修改集合的操作导致脏读，设计原则是fast-fail，如果在遍历期间有其他操作改变了这个集合，那么在下次取操作时立刻抛出异常告诉用户这个集合改变了，无法继续遍历。

增 - Add

一共三个方法

public boolean add(E e)
public void add(int index, E element)
public void addFirst(E e)
public void addLast(E e)
public boolean addAll(Collection c)

这里addAll因为之前提过了就不再进一步讨论了，add(E e)有两个版本一个是尾插法，直接把node插入到尾部，也可以利用addAll，传入尾部的index做插入。add(index，element)如果index不是size的话，就在这个元素之前做插入，如果是size的话就在tail后再插入一个新节点。addFirst就是头插法，在head之前插入一个节点，然后把这个节点变为head，addLast与之相反。

删 - Remove

public E remove()

默认删除head元素，如果有的话把head下一个元素变为head，同时把head的prev和next都指向null，帮助GC回收内存。

E remove(int index)

删除指定index的元素，利用之前提到的方法定位到元素，再用同样的方法把该节点prev和next都置null。

public boolean remove(Object o)

如果object为null，删除第一个item为null的节点，如果不为空，则删除满足equals(object)的节点。
还有removeFirst和removeLast，其实就是判断head和tail，如果不为空则删除。至于像removeFirstOccurrence和removeLastOccurrence，一个从前往后找，一个从后往前找，找打就删掉该节点。

改 - update/replace

LinkedList里没有replace方法，也没有update方法，但有set方法。当然你也可以创建一个新节点，然后把这个节点插入进去并删除原有的节点。或者找到要修改的节点，然后修改节点内部的item。还有个replaceAll，来自List接口的default实现，传入一个UnaryOperator，对集合的所有元素做一个mapping转换操作。set方法原理类似，只不过需要指定下标index，然后用新节点替换这个index所在的节点。

查 - get/read

public E get(int index)

利用前文提到的node方法，找到指定下标的节点并返回。
getFirst和getLast原理很简单，这里不赘述了，就是返回head和tail，如果为null就抛出NoSuchElementException。

offer & poll

生产者消费者模型，相关的方法还有peek，take，remove，add，put等。叫法大同小异。因为LinkedList实现了Deque，所以是有头有尾的双向链表，生产者可以不停的做尾插法往tail加入node，消费者可以不停的从head取走并删除元素。offer就是生产者，提供一个node，poll就是消费者，取走一个node。在LinkedList里的offer和poll是非阻塞的，如果call的时候没有元素可以poll那么就返回null。当然也可以继承这个LinkedList把这个改造成阻塞的版本，加一个timeout即可。后面在讲BlockingQueue的时候会细讲，这里不展开。

push & pop

典型的栈操作，默认实现是从头部插入，从头部删除，这里不赘述了。

以上就是LinkedList里所有的比较重要的方法和用法。