LinkedList概念与简单实例
LinkedList类是双向列表,列表中的每个节点都包含了对前一个和后一个元素的引用.
1:LinkedList提供了4个不同位置的添加数据的方法，分别为链头插入，链尾插入，节点前插入，节点后插入
2:由于LinkedList是双向链表，在查询数据方面提供了“从前往后”和“从后往前”两个查询方法
3:如果数据量大，删除频繁，只能用LinkedList。
特别注意：
list.get(i)，LinkedList的底层是一个链表，随机访问i的时候，链表只能从头往后数，第i个才返回。所以时间随着i的变大时间会越来越长。
因此在遍历的时候使用：
for (String element : list) {
// process element here
}
Iterator<String> iter = list.iterator();
while (iter.hasNext()) {
String element = iter.next();
// process element here
} 关系图（来自互联网）：
实例1：用LinkedList实现栈
import java.util.LinkedList;
public class StackByLinkedList<T> {
private LinkedList<T> stack=new LinkedList<>();
public void push(T v)
{
stack.addFirst(v);
}
public T top()
{
return stack.getFirst();
}
public T pop()
{
return stack.removeFirst();
}
}实例2：用LinkedList实现队列
public class QueueByLinkedList<T> {
private LinkedList<T> list = new LinkedList<>();
public void put(T v) {
list.addFirst(v);
}
public T get() {
return list.removeLast();
}
public boolean isEmpty() {
return list.isEmpty();
}
}实例3：实现优先级链表（来源：JBOSS）
package com.csu.collection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;
import java.util.NoSuchElementException;
/**
* 优先级链表的实现原理是：使用在数组中存储链表的方法，然后依据优先级初始化数组，即有多少级别，数组的长度就为多少
*
*/
public class BasicPriorityLinkedList {
protected LinkedList[] linkedLists;
protected int priorities;
protected int size;
public BasicPriorityLinkedList(int priorities) {
this.priorities = priorities;
initDeques();
}
/**
* 依据优先级，对应插入数据
* @param obj
* @param priority
*/
public void addFirst(Object obj, int priority) {
linkedLists[priority].addFirst(obj);
size++;
}
public void addLast(Object obj, int priority) {
linkedLists[priority].addLast(obj);
size++;
}
/**
* 从优先级高的开始查询并删除
* @return
*/
public Object removeFirst() {
Object obj = null;
for (int i = priorities - 1; i >= 0; i--) {
LinkedList ll = linkedLists[i];
if (!ll.isEmpty()) {
obj = ll.removeFirst();
break;
}
}
if (obj != null) {
size--;
}
return obj;
}
/**
* 从优先级低的开始查询并删除
* @return
*/
public Object removeLast() {
Object obj = null;
for (int i = 0; i < priorities; i++) {
LinkedList ll = linkedLists[i];
if (!ll.isEmpty()) {
obj = ll.removeLast();
}
if (obj != null) {
break;
}
}
if (obj != null) {
size--;
}
return obj;
}
public Object peekFirst() {
Object obj = null;
for (int i = priorities - 1; i >= 0; i--) {
LinkedList ll = linkedLists[i];
if (!ll.isEmpty()) {
obj = ll.getFirst();
}
if (obj != null) {
break;
}
}
return obj;
}
public List getAll() {
List all = new ArrayList();
for (int i = priorities - 1; i >= 0; i--) {
LinkedList deque = linkedLists[i];
all.addAll(deque);
}
return all;
}
public void clear() {
initDeques();
}
public int size() {
return size;
}
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
public ListIterator iterator() {
return new PriorityLinkedListIterator(linkedLists);
}
protected void initDeques() {
linkedLists = new LinkedList[priorities];
for (int i = 0; i < priorities; i++) {
linkedLists[i] = new LinkedList();
}
size = 0;
}
class PriorityLinkedListIterator implements ListIterator {
private LinkedList[] lists;
private int index;
private ListIterator currentIter;
PriorityLinkedListIterator(LinkedList[] lists) {
this.lists = lists;
index = lists.length - 1;
currentIter = lists[index].listIterator();
}
public void add(Object arg0) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
public boolean hasNext() {
if (currentIter.hasNext()) {
return true;
}
while (index >= 0) {
if (index == 0 || currentIter.hasNext()) {
break;
}
index--;
currentIter = lists[index].listIterator();
}
return currentIter.hasNext();
}
public boolean hasPrevious() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
public Object next() {
if (!hasNext()) {
throw new NoSuchElementException();
}
return currentIter.next();
}
public int nextIndex() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
public Object previous() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
public int previousIndex() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
public void remove() {
currentIter.remove();
size--;
}
public void set(Object obj) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
}
}
测试端：
import java.util.Iterator;
public class test1 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
BasicPriorityLinkedList list=new BasicPriorityLinkedList(5);
list.addFirst("5",4 );
list.addFirst("4",4 );
list.addFirst("3",3 );
list.addFirst("2",2 );
list.addFirst("1",1 );
list.addFirst("6", 4);
//获取所有元素
System.out.println("获取所有元素"+list.getAll());
//获取第一个元素
System.out.println("获取第一个元素"+list.peekFirst());
//删除第一个元素
System.out.println("删除第一个元素"+list.removeFirst());
//获取第一个元素 ：实践发现在被一个链表中同一优先级还是按照链表的存储顺序进行存储
System.out.println("再次获取第一个元素"+list.peekFirst());
System.out.println("再次获取第一个元素"+list.peekFirst());
System.out.println("遍历链表");
Iterator<String> iterator=list.iterator();
while(iterator.hasNext())
{
System.out.println(iterator.next());
}
}
}运行结果：
获取所有元素[6, 4, 5, 3, 2, 1]
获取第一个元素6
删除第一个元素6
再次获取第一个元素4
再次获取第一个元素4
遍历链表
4
5
3
2
1LinkedList源码分析（原文请点击转载地址）
1、 LinkedList类定义。
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.SerializableLinkedList 是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。
LinkedList 实现 List 接口，能对它进行队列操作。
LinkedList 实现 Deque 接口，即能将LinkedList当作双端队列使用。
LinkedList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能克隆。
LinkedList 实现java.io.Serializable接口，这意味着LinkedList支持序列化，能通过序列化去传输。
LinkedList 是非同步的。
为什么要继承自AbstractSequentialList ?
AbstractSequentialList 实现了get(int index)、set(int index, E element)、add(int index, E element) 和 remove(int index)这些骨干性函数。降低了List接口的复杂度。这些接口都是随机访问List的，LinkedList是双向链表；既然它继承于AbstractSequentialList，就相当于已经实现了“get(int index)这些接口”。
此外，我们若需要通过AbstractSequentialList自己实现一个列表，只需要扩展此类，并提供 listIterator() 和 size() 方法的实现即可。若要实现不可修改的列表，则需要实现列表迭代器的 hasNext、next、hasPrevious、previous 和 index 方法即可。
2、LinkedList数据结构原理
既然是双向链表，那么必定存在一种数据结构——我们可以称之为节点，节点实例保存业务数据，前一个节点的位置信息和后一个节点位置信息，如下图所示：
3、私有属性
LinkedList中之定义了两个属性：
private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null);
2 private transient int size = 0;header是双向链表的头节点，它是双向链表节点所对应的类Entry的实例。Entry中包含成员变量： previous, next, element。其中，previous是该节点的上一个节点，next是该节点的下一个节点，element是该节点所包含的值。
size是双向链表中节点实例的个数。
首先来了解节点类Entry类的代码。
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;
}
}节点类很简单，element存放业务数据，previous与next分别存放前后节点的信息（在数据结构中我们通常称之为前后节点的指针）。
LinkedList的构造方法:
public LinkedList() {
header.next = header.previous = header;
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}4、构造方法
LinkedList提供了两个构造方法。
第一个构造方法不接受参数，将header实例的previous和next全部指向header实例（注意，这个是一个双向循环链表，如果不是循环链表，空链表的情况应该是header节点的前一节点和后一节点均为null），这样整个链表其实就只有header一个节点，用于表示一个空的链表。
执行完构造函数后，header实例自身形成一个闭环，如下图所示：
第二个构造方法接收一个Collection参数c，调用第一个构造方法构造一个空的链表，之后通过addAll将c中的元素全部添加到链表中。
5、元素添加
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
// index参数指定collection中插入的第一个元素的位置
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
// 插入位置超过了链表的长度或小于0，报IndexOutOfBoundsException异常
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
", Size: "+size);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
// 若需要插入的节点个数为0则返回false，表示没有插入元素
if (numNew==0)
return false;
modCount++;//否则，插入对象，链表修改次数加1
// 保存index处的节点。插入位置如果是size，则在头结点前面插入，否则在获取index处的节点插入
Entry<E> successor = (index==size ? header : entry(index));
// 获取前一个节点，插入时需要修改这个节点的next引用
Entry<E> predecessor = successor.previous;
// 按顺序将a数组中的第一个元素插入到index处，将之后的元素插在这个元素后面
for (int i=0; i<numNew; i++) {
// 结合Entry的构造方法，这条语句是插入操作，相当于C语言中链表中插入节点并修改指针
Entry<E> e = new Entry<E>((E)a[i], successor, predecessor);
// 插入节点后将前一节点的next指向当前节点，相当于修改前一节点的next指针
predecessor.next = e;
// 相当于C语言中成功插入元素后将指针向后移动一个位置以实现循环的功能
predecessor = e;
}
// 插入元素前index处的元素链接到插入的Collection的最后一个节点
successor.previous = predecessor;
// 修改size
size += numNew;
return true;
}构造方法中的调用了addAll(Collection
private Entry<E> entry(int index) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
", Size: "+size);
Entry<E> e = header;
// 根据这个判断决定从哪个方向遍历这个链表
if (index < (size >> 1)) {
for (int i = 0; i <= index; i++)
e = e.next;
} else {
// 可以通过header节点向前遍历，说明这个一个循环双向链表，header的previous指向链表的最后一个节点，这也验证了构造方法中对于header节点的前后节点均指向自己的解释
for (int i = size; i > index; i--)
e = e.previous;
}
return e;
}下面说明双向链表添加元素的原理:
添加数据：add()
// 将元素(E)添加到LinkedList中
public boolean add(E e) {
// 将节点(节点数据是e)添加到表头(header)之前。
// 即，将节点添加到双向链表的末端。
addBefore(e, header);
return true;
}
public void add(int index, E element) {
addBefore(element, (index==size ? header : entry(index)));
}
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;
}ddBefore(E e,Entry entry)方法是个私有方法，所以无法在外部程序中调用（当然，这是一般情况，你可以通过反射上面的还是能调用到的）。
addBefore(E e,Entry entry)先通过Entry的构造方法创建e的节点newEntry（包含了将其下一个节点设置为entry，上一个节点设置为entry.previous的操作，相当于修改newEntry的“指针”），之后修改插入位置后newEntry的前一节点的next引用和后一节点的previous引用，使链表节点间的引用关系保持正确。之后修改和size大小和记录modCount，然后返回新插入的节点。
清除数据clear()
public void clear() {
Entry<E> e = header.next;
// e可以理解为一个移动的“指针”，因为是循环链表，所以回到header的时候说明已经没有节点了
while (e != header) {
// 保留e的下一个节点的引用
Entry<E> next = e.next;
// 解除节点e对前后节点的引用
e.next = e.previous = null;
// 将节点e的内容置空
e.element = null;
// 将e移动到下一个节点
e = next;
}
// 将header构造成一个循环链表，同构造方法构造一个空的LinkedList
header.next = header.previous = header;
// 修改size
size = 0;
modCount++;
}数据包含 contains(Object o)
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
// 从前向后查找，返回“值为对象(o)的节点对应的索引” 不存在就返回-1
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;
}ndexOf(Object o)判断o链表中是否存在节点的element和o相等，若相等则返回该节点在链表中的索引位置，若不存在则放回-1。
contains(Object o)方法通过判断indexOf(Object o)方法返回的值是否是-1来判断链表中是否包含对象o。
6、删除数据remove()
几个remove方法最终都是调用了一个私有方法：remove(Entry e)，只是其他简单逻辑上的区别。下面分析remove(Entry e)方法。
private E remove(Entry<E> e) {
if (e == header)
throw new NoSuchElementException();
// 保留将被移除的节点e的内容
E result = e.element;
// 将前一节点的next引用赋值为e的下一节点
e.previous.next = e.next;
// 将e的下一节点的previous赋值为e的上一节点
e.next.previous = e.previous;
// 上面两条语句的执行已经导致了无法在链表中访问到e节点，而下面解除了e节点对前后节点的引用
e.next = e.previous = null;
// 将被移除的节点的内容设为null
e.element = null;
// 修改size大小
size--;
modCount++;
// 返回移除节点e的内容
return result;
}由于删除了某一节点因此调整相应节点的前后指针信息，如下：
e.previous.next = e.next;//预删除节点的前一节点的后指针指向预删除节点的后一个节点。
e.next.previous = e.previous;//预删除节点的后一节点的前指针指向预删除节点的前一个节点。
清空预删除节点：
e.next = e.previous = null;
e.element = null;
交给gc完成资源回收，删除操作结束。
与ArrayList比较而言，LinkedList的删除动作不需要“移动”很多数据，从而效率更高。
7、数据获取get()
Get(int)方法的实现在remove(int)中已经涉及过了。首先判断位置信息是否合法（大于等于0，小于当前LinkedList实例的Size），然后遍历到具体位置，获得节点的业务数据（element）并返回。
注意：为了提高效率，需要根据获取的位置判断是从头还是从尾开始遍历。
/ 获取双向链表中指定位置的节点
private Entry<E> entry(int index) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
", Size: "+size);
Entry<E> e = header;
// 获取index处的节点。
// 若index < 双向链表长度的1/2,则从前先后查找;
// 否则，从后向前查找。
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;
}注意细节：位运算与直接做除法的区别。先将index与长度size的一半比较，如果index<size/2，就只从位置0往后遍历到位置index处，而如果index>size/2，就只从位置size往前遍历到位置index处。这样可以减少一部分不必要的遍历。
8、数据复制clone()与toArray()
clone()
public Object clone() {
LinkedList<E> clone = null;
try {
clone = (LinkedList<E>) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError();
}
clone.header = new Entry<E>(null, null, null);
clone.header.next = clone.header.previous = clone.header;
clone.size = 0;
clone.modCount = 0;
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next)
clone.add(e.element);
return clone;
}调用父类的clone()方法初始化对象链表clone，将clone构造成一个空的双向循环链表，之后将header的下一个节点开始将逐个节点添加到clone中。最后返回克隆的clone对象。
toArray()
public Object[] toArray() {
2 Object[] result = new Object[size];
3 int i = 0;
4 for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next)
5 result[i++] = e.element;
6 return result;
7 }创建大小和LinkedList相等的数组result，遍历链表，将每个节点的元素element复制到数组中，返回数组。
toArray(T[] a)
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(
a.getClass().getComponentType(), size);
int i = 0;
Object[] result = a;
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next)
result[i++] = e.element;
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}先判断出入的数组a的大小是否足够，若大小不够则拓展。这里用到了发射的方法，重新实例化了一个大小为size的数组。之后将数组a赋值给数组result，遍历链表向result中添加的元素。最后判断数组a的长度是否大于size，若大于则将size位置的内容设置为null。返回a。
从代码中可以看出，数组a的length小于等于size时，a中所有元素被覆盖，被拓展来的空间存储的内容都是null；若数组a的length的length大于size，则0至size-1位置的内容被覆盖，size位置的元素被设置为null，size之后的元素不变。
为什么不直接对数组a进行操作，要将a赋值给result数组之后对result数组进行操作？
9、遍历数据：Iterator()
LinkedList的Iterator
除了Entry，LinkedList还有一个内部类：ListItr。
ListItr实现了ListIterator接口，可知它是一个迭代器，通过它可以遍历修改LinkedList。
在LinkedList中提供了获取ListItr对象的方法：listIterator(int index)。
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
return new ListItr(index);
}该方法只是简单的返回了一个ListItr对象。
LinkedList中还有通过集成获得的listIterator()方法，该方法只是调用了listIterator(int index)并且传入0。
二、ListItr
下面详细分析ListItr。
private class ListItr implements ListIterator<E> {
// 最近一次返回的节点，也是当前持有的节点
private Entry<E> lastReturned = header;
// 对下一个元素的引用
private Entry<E> next;
// 下一个节点的index
private int nextIndex;
private int expectedModCount = modCount;
// 构造方法，接收一个index参数，返回一个ListItr对象
ListItr(int index) {
// 如果index小于0或大于size，抛出IndexOutOfBoundsException异常
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
", Size: "+size);
// 判断遍历方向
if (index < (size >> 1)) {
// next赋值为第一个节点
next = header.next;
// 获取指定位置的节点
for (nextIndex=0; nextIndex<index; nextIndex++)
next = next.next;
} else {
// else中的处理和if块中的处理一致，只是遍历方向不同
next = header;
for (nextIndex=size; nextIndex>index; nextIndex--)
next = next.previous;
}
}
// 根据nextIndex是否等于size判断时候还有下一个节点（也可以理解为是否遍历完了LinkedList）
public boolean hasNext() {
return nextIndex != size;
}
// 获取下一个元素
public E next() {
checkForComodification();
// 如果nextIndex==size,则已经遍历完链表，即没有下一个节点了（实际上是有的，因为是循环链表，任何一个节点都会有上一个和下一个节点，这里的没有下一个节点只是说所有节点都已经遍历完了）
if (nextIndex == size)
throw new NoSuchElementException();
// 设置最近一次返回的节点为next节点
lastReturned = next;
// 将next“向后移动一位”
next = next.next;
// index计数加1
nextIndex++;
// 返回lastReturned的元素
return lastReturned.element;
}
public boolean hasPrevious() {
return nextIndex != 0;
}
// 返回上一个节点，和next()方法相似
public E previous() {
if (nextIndex == 0)
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = next = next.previous;
nextIndex--;
checkForComodification();
return lastReturned.element;
}
public int nextIndex() {
return nextIndex;
}
public int previousIndex() {
return nextIndex-1;
}
// 移除当前Iterator持有的节点
public void remove() {
checkForComodification();
Entry<E> lastNext = lastReturned.next;
try {
LinkedList.this.remove(lastReturned);
} catch (NoSuchElementException e) {
throw new IllegalStateException();
}
if (next==lastReturned)
next = lastNext;
else
nextIndex--;
lastReturned = header;
expectedModCount++;
}
// 修改当前节点的内容
public void set(E e) {
if (lastReturned == header)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
lastReturned.element = e;
}
// 在当前持有节点后面插入新节点
public void add(E e) {
checkForComodification();
// 将最近一次返回节点修改为header
lastReturned = header;
addBefore(e, next);
nextIndex++;
expectedModCount++;
}
// 判断expectedModCount和modCount是否一致，以确保通过ListItr的修改操作正确的反映在LinkedList中
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}LinkedList还有一个提供Iterator的方法：descendingIterator()。该方法返回一个DescendingIterator对象。DescendingIterator是LinkedList的一个内部类。
public Iterator<E> descendingIterator() {
return new DescendingIterator();
}下面分析详细分析DescendingIterator类。
private class DescendingIterator implements Iterator {
// 获取ListItr对象
final ListItr itr = new ListItr(size());
// hasNext其实是调用了itr的hasPrevious方法
public boolean hasNext() {
return itr.hasPrevious();
}
// next()其实是调用了itr的previous方法
public E next() {
return itr.previous();
}
public void remove() {
itr.remove();
}
}从类名和上面的代码可以看出这是一个反向的Iterator，代码很简单，都是调用的ListItr类中的方法。
引用块内容
http://www.cnblogs.com/ITtangtang/p/3948610.html
java核心技术 卷I