文章目录

• 前言
• 一、双向链表
• • 1.1 双向链表示意图
  • 1.2 LinkedList 属性
  • 1.3 Node 节点对象
• 二、双向链表的操作
• • 2.1 添加元素-add
  • 2.2 删除元素-remove
  • 2.3 修改元素-set
  • 2.4 查询元素-get
  • 2.5 阅读源码技巧

前言

双向链表是一种数据结构，由若干个节点构成，其中每个节点均由三部分构成，分别是前驱节点，元素，后继节点。双向链表中的节点在内存中是游离状态存在的。

一、双向链表

1.1 双向链表示意图

1.1.1 如下图，创建三个节点 ip0，ip1，ip2；ip0 无前驱节点则保存的地址为 null，保存元素为 2，后继节点指向 ip1；ip1 前驱节点保存的地址为 ip0，保存元素为 5，后继节点指向 ip2；ip2 前驱节点保存的地址为 ip1，保存元素为 2，无后继节点则保存 null。

1.1.2 此外双向链表还保存了两个属性：first 和 last 分别指向链表的头节点和尾节点。当查询节点数据时可以从后往前，也可以从前往后遍历，提升查询效率。

1.2 LinkedList 属性

//节点数量
transient int size = 0;
//指向头节点
transient Node first;
//指向尾节点
transient Node last;

1.3 Node 节点对象

//Node为LinkedList的静态内部类,static修饰类内部的成员。
private static class Node {//保存元素数据E item;//指向下一个节点地址Node next;//指向上一个节点地址Node prev;//创建节点并指向前后节点地址Node(Node prev, E element, Node next) {this.item = element;this.next = next;this.prev = prev;}
}

二、双向链表的操作

2.1 添加元素-add

2.1.1 add(E) – 在链表尾部添加元素，将元素封装到节点中，创建新节点，让新节点和前一个节点建立双向链表的关系。

//在链表尾部添加元素
public boolean add(E e) {linkLast(e);return true;
}

//在链表尾部添加元素
void linkLast(E e) {//创建节点保存尾节点地址final Node l = last;//创建新节点,使其前驱指向l尾节点地址,next节点为空final Node newNode = new Node<>(l, e, null);//last指向新节点,newNode作为尾节点last = newNode;//l如果为空则表明链表之前无元素,那么新的节点也是头节点if (l == null)first = newNode;else//不为空则表明之前有元素,l之前的尾节点的next指向newNodel.next = newNode;//新增成功,元素个数+1    size++;modCount++;
}

2.1.2 add(int index，E e) – 在指定位置插入元素，其过程实际上就是断开链，重新构建链的过程。

public void add(int index, E element) {//index下标范围检查checkPositionIndex(index);if (index == size)//index == size 从尾部添加linkLast(element);else//从中间某个位置添加linkBefore(element, node(index));
}

//位置检查
private void checkPositionIndex(int index) {if (!isPositionIndex(index))throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}private boolean isPositionIndex(int index) {return index >= 0 && index <= size;
}

void linkBefore(E e, Node succ) {// 获取succ的前驱节点predfinal Node pred = succ.prev;//新建节点,前驱节点指向pred,后继节点指向succfinal Node newNode = new Node<>(pred, e, succ);//succ的前驱节点指向newNode新节点succ.prev = newNode;//如果前驱节点为null则first指向新节点if (pred == null)first = newNode;else//pred后继节点指向newNodepred.next = newNode;//节点个数+1size++;modCount++;
}

2.2 删除元素-remove

2.2.1 remove(int index)-- 删除指定位置的元素，其过程实际上依然是断开链,重新构建链的过程。

public E remove(int index) {//元素下标检查checkElementIndex(index);return unlink(node(index));
}

元素下标检查
private void checkElementIndex(int index) {if (!isElementIndex(index))throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}private boolean isElementIndex(int index) {//链表节点下标从0开始,add方法index可以等于size,表明从链表尾部添加,删除则不行,必须小于size。return index >= 0 && index < size;
}

E unlink(Node x) {//获取下标为index的节点元素Efinal E element = x.item;//获取下标为index的后继节点final Node next = x.next;//获取下标为index的前驱节点final Node prev = x.prev;//prev == null则表明删除的是第一个节点if (prev == null) {//first指向nextfirst = next;} else {//prev!=null则prev的next指向nextprev.next = next;//x的前驱prev指向nullx.prev = null;}//next==null则表明是在链表尾部删除元素if (next == null) {//尾节点指向prev(x的前面一个节点)last = prev;} else {//next!=null则next的prev指向prevnext.prev = prev;//x的next指向null,至此x的四个链全部断开x.next = null;}//x节点无其他引用,会被GCx.item = null;//节点-1size--;//修改次数+！modCount++;//返回x的元素return element;
}

2.3 修改元素-set

2.3.1 set(int index，E e) – 将新元素替换指定位置的元素。

public E set(int index, E element) {//元素位置检查checkElementIndex(index);//获取index位置的节点Node x = node(index);//获取index位置的节点的元素E oldVal = x.item;//设值x.item = element;//返回index位置的节点的元素return oldVal;
}

2.4 查询元素-get

2.4.1 获取指定位置的节点，返回该节点的元素。若查找的位置小于链表长度的一半，则从头结点开始顺序查找；否则，从尾结点开始逆序查找，这样做可以提高查询效率。

注意点：双向链表中没有下标，index表示的是节点从头结点开始的顺序位置，index并不是双向链表中的属性。

public E get(int index) {//元素位置检查checkElementIndex(index);return node(index).item;
}

Node node(int index) {//index小于size的一半则说明查询的节点在链表中间的左半部分if (index < (size >> 1)) {//从first开始找效率更高Node x = first;for (int i = 0; i < index; i++)x = x.next;return x;} else {//index大于size的一半则说明查询的节点在链表中间的右半部分//从last开始找效率更高Node x = last;for (int i = size - 1; i > index; i--)x = x.prev;return x;}
}

2.5 阅读源码技巧

技巧：

• 先查看类的属性，再观察其构造方法。
• 方法名见名知意，非核心代码不需过度深究。
• 像类似的阅读 Java 集合框架体系的源码最重要的技巧就是学会画图，根据源码再画图便豁然开朗。