LinkedList源码解析

       LinkedList和ArrayList不同，是双向链表，每个元素持有对上一个和下一个元素的引用，便于插入(add(index))和删除操作，查找操作(get(index))需要遍历每个元素，故适用于频繁添加和删除元素，查找元素较少的场合。

       LinkedList中的数据结构用例和HashMap中一样，存放的是模拟实体Entry对象。

定义头部指针

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

 头部指针header相当于LinkedList中的初始坐标，header的next指向第一个Entry元素。有了header，才能访问第一个Entry对象。

实体Entry类

    private static class Entry<E> {
	E element;
	Entry<E> next;
	Entry<E> previous;

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

 Entry类有next和previous指针，指向后一个和前一个Entry元素，通过这两个指针，LinkedList才得以实现双向链表。

LinkedList构造函数

  public LinkedList() {
         header.next = header.previous = header;
  }

 初始化LinkedList时，是个空列表，里面没有Entry元素存在，header的next和previous指针都指向了header自身。

 查询链表第一个元素

    public E getFirst() {
	if (size==0)
	    throw new NoSuchElementException();

	return header.next.element;
    }

 链表的第一个元素是头部指针header的next指向的元素。

查询链表最后一个元素

    public E getLast()  {
	if (size==0)
	    throw new NoSuchElementException();

	return header.previous.element;
    }

 链表的最后一个元素是头部指针header的previous指向的元素，由此可见双向链表是一个循环结构，最后一个元素的next指针指向了头部指针header。

向链表添加元素

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

 添加元素时，是将新的元素添加到链表的尾部。

    private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {
	Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);
	newEntry.previous.next = newEntry;
	newEntry.next.previous = newEntry;
	size++;
	modCount++;
	return newEntry;
    }

 分为两种场景：

添加第一个元素Entry时：

方法体第一行代码：Entry的element指向自身，next指向了头部指针header，previous指针指向了header.previous，因为header的previous和next都指向header，所以，Entry的previous指向了header。

第二行和第三行代码：header的next和previous都指向了Entry元素。

就是first元素与header的next与previous指针相互指向。

添加第二个元素到N个Entry元素时：

方法体第一行代码：Entry的element还是指向自身，next还是指向了头部指针header，previous指向了header.previous元素，就是链表中添加的第一个元素。这样第二个元素与第一个元素的关系就建立起来了。

第二行代码：第一个元素的next指针指向Entry。

第三行代码：头部指针header的previous指针指向Entry。
可以看出，每个新增加的Entry元素，header都会成为这个Entry的next指向，header的previous也会指向这个新添加的元素，这个新添加的元素就在链尾，所以，header的previous指向的是链尾的元素。

这样就行HashMap中的链表添加元素相反，HashMap中的链表添加元素，是从链头开始添加，链头的元素后移，LinkedList添加元素，是添加到链尾。

查找链表中指定位置的元素

    public E get(int index) {
        return entry(index).element;
    }

 

  private Entry<E> entry(int index) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
                                                ", Size: "+size);
        Entry<E> e = header;
        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;
    }

查找时，先把索引值index与链表的size值的一半进行比较，如果大于size/2，就从last处开始向前遍历，向前遍历size/2-index次就可找到index处的元素。

如果index小于size/2，就从first处开始向后遍历，向后遍历index次就可找到index处的元素。

采用先让index与size/2比较的算法，缩小了查找的范围，发挥了双向链表的优势，提高了查找index的效率（相对于单向链表）。

查找的前提，都是先把头部指针header赋予一个临时变量开始的，所以头部指针应该是LinkedList数据结构的主脉。

移除链表中指定位置的元素 

    public E remove(int index) {
        return remove(entry(index));
    }

 remove()采用了分而治之的思想，先调用entry(index)找到要移除的元素，再调用remove(E)方法把Entry元素移除。

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

        E result = e.element;
	e.previous.next = e.next;
	e.next.previous = e.previous;
        e.next = e.previous = null;
        e.element = null;
	size--;
	modCount++;
        return result;
    }

移除元素时，Entry把preivious元素的next指针指向了Entry本身的next指向的元素，把next元素的previous指针指向了本身指向的previous元素。然后把next、previous、element都设置为null。

这样Entry前后两个元素就建立起了关联关系，双向链表又维护了完整。

从中可以看出，这个Entry被移除掉，性能的开销只是在查找index位置的Entry元素上，所以移除的效率很高（相对于移动数组元素而言）。

 查询元素在链表中的位置

    public int indexOf(Object o) {
        int index = 0;
        if (o==null) {
            for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {
                if (e.element==null)
                    return index;
                index++;
            }
        } else {
            for (Entry e = header.next; e != header; e = e.next) {
                if (o.equals(e.element))
                    return index;
                index++;
            }
        }
        return -1;
    }

 这个方法是设置一个int型的index计数变量，然后从前向后遍历链表中的元素，每遍历一次index的值+1，当遍历的元素与传入的对象值相同时，返回index值。

总结：

双向链表的内部结构是引用指针双向指向的结构，这种结构的特点是插入数据快，删除数据也快，查找数据慢，因为要遍历所有元素。所以适用于查找少，而增加和删除、修改数据多的场景。