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# LinkedList -- 增删快。
# 1.继承关系：
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
# 2. 属性：
// 默认容量
transient int size = 0;
// 首字节
transient Node<E> first;
// 尾字节
transient Node<E> last;
# 3.方法：
// 无参构造函数
public LinkedList() {
}
// 返回包含指定集合元素的构造
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
// 添加第一个元素
private void linkFirst(E e) {
// 定义 f ，赋值为首节点。
final Node<E> f = first;
// 定义新节点 newNode ，设置其后一节点为原首节点：f。
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
// 把原首节点赋值为新节点：newNode。
first = newNode;
if (f == null)
// 集合中无元素则，则新节点也是最后一节点。
last = newNode;
else
// 设置 f 的前一节点为新节点。（final 修饰的变量其引用指针不可改，但其属性可改。）
f.prev = newNode;
size ;
modCount ;
}
// 添加最后一个元素
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
// 集合元素加1。
size ;
// 集合修改次数加1。
modCount ;
}
// 在指定的非空节点前添加元素
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// succ 不为空。定义 pred ，赋值为 succ 的前一节点。
final Node<E> pred = succ.prev;
// 定义新节点 newNode，前一节点为：pred，后一节点为 succ。
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
// 设置 succ 前一节点为 newNode 。
succ.prev = newNode;
if (pred == null)
first = newNode;
else
// 设置 pred 的后一节点为新节点：newNode。
pred.next = newNode;
size ;
modCount ;
}
// 删除第一个节点
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final Node<E> next = f.next;
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next;
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount ;
return element;
}
// 删除最后一个节点
private E unlinkLast(Node<E> l) {
// assert l == last && l != null;
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev;
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
last = prev;
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
size--;
modCount ;
return element;
}
// 删除非空节点
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
// 把要删除的元素 x 赋值给 element，用于返回。
final E element = x.item;
// 定义 next，赋值为ｘ的后一节点。
final Node<E> next = x.next;
// 定义 prev，赋值为 x 的前一节点。
final Node<E> prev = x.prev;
// 无前节点，则 x 的后一节点为首节点。
if (prev == null) {
first = next;
} else {
// 设置（ｘ的前一节点）prev 的后一节点为ｘ的后一节点： next。（跳过 x 节点）
prev.next = next;
// x 的前节点置空。
x.prev = null;
}
// 不存在ｘ的后一节点，则最后节点为ｘ的前节点。
if (next == null) {
last = prev;
} else {
// 设置（ｘ的后一节点）next 的前一节点为ｘ的前一节点。（跳过 x 节点）
next.prev = prev;
// x 的后节点置空。
x.next = null;
}
// x 本身的值置空。
x.item = null;
// 集合元数个数减1。
size--;
modCount ;
return element;
}
// 查第一个节点。
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
// 查最后一节点。
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
// 删除并返回第一个节点
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
// 删除并返回最后一个节点
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
// 新增第一个节点。
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
// 新增最后一节点
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
// 查是否存在指定节点
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
// 查集合中元素个数
public int size() {
return size;
}
// 新增最后一节点，并返回该节点。
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
// 删除第一个和指定节点匹配的节点，指定节点不存在则不变。
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
// 在原集合尾部追加指定的集合。
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
// 在指定位置插入指定的集合。index：元素在集合中的位置
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
// 查 index 对应节点是否在元素中，不在则抛异常
checkPositionIndex(index);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
if (numNew == 0)
return false;
Node<E> pred, succ;
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
} else {
// 不断2分查找，至找到 index 对应节点。
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
pred = newNode;
}
if (succ == null) {
last = pred;
} else {
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
size = numNew;
modCount ;
return true;
}
// 删除全部节点。有节点被引用也会释放内存。
public void clear() {
for (Node<E> x = first; x != null; ) {
Node<E> next = x.next;
x.item = null;
x.next = null;
x.prev = null;
x = next;
}
first = last = null;
size = 0;
modCount ;
}
// 查指定位置节点
public E get(int index) {
// 检查 index （ 即：>0，< size）
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
// 替换指定位置节点。返回旧节点。
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}
// 指定位置插入指定节点
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}
// 删除指定位置节点。
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
// 检查索引是否有效。
private boolean isElementIndex(int index) {
return index >= 0 && index < size;
}
// 检查索引是否有效。
private boolean isPositionIndex(int index) {
return index >= 0 && index <= size;
}
// 构造提示信息。
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: " index ", Size: " size;
}
private void checkElementIndex(int index) {
if (!isElementIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private void checkPositionIndex(int index) {
if (!isPositionIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
// 查指定非空节点。（不断2分查找）
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i )
x = x.next;
return x;
} else {
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
// 正向检查指定节点是否存在。不存在返回-1。
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null)
return index;
index ;
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item))
return index;
index ;
}
}
return -1;
}
// 反向检查指定节点是否存在。不存在返回-1。
public int lastIndexOf(Object o) {
int index = size;
if (o == null) {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (x.item == null)
return index;
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (o.equals(x.item))
return index;
}
}
return -1;
}
// 查首节点
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
// 查首节点，集合为空则抛异常。
public E element() {
return getFirst();
}
// 查并删除首节点。
public E poll() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
// 查并删除首节点，集合为空则抛异常。
public E remove() {
return removeFirst();
}
// 追加尾节点。
public boolean offer(E e) {
return add(e);
}
// 新增首节点。
public boolean offerFirst(E e) {
addFirst(e);
return true;
}
// 追加尾节点。
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);
return true;
}
// 查首节点。
public E peekFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
// 查尾节点
public E peekLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
}
// 查并删除首节点。
public E pollFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
// 查并删除尾节点。
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
// 新增首节点
public void push(E e) {
addFirst(e);
}
// 删除并返回首节点。
public E pop() {
return removeFirst();
}
// 正向删除指定节点。节点不存在则集合不变，返回 false 。
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
return remove(o);
}
// 反向删除指定节点。节点不存在则集合不变，返回 false 。
public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
// 返回迭代器
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
checkPositionIndex(index);
return new ListItr(index);
}
private class ListItr implements ListIterator<E> {
private Node<E> lastReturned;
private Node<E> next;
private int nextIndex;
private int expectedModCount = modCount;
ListItr(int index) {
// assert isPositionIndex(index);
next = (index == size) ? null : node(index);
nextIndex = index;
}
public boolean hasNext() {
return nextIndex < size;
}
public E next() {
checkForComodification();
if (!hasNext())
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = next;
next = next.next;
nextIndex ;
return lastReturned.item;
}
public boolean hasPrevious() {
return nextIndex > 0;
}
public E previous() {
checkForComodification();
if (!hasPrevious())
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev;
nextIndex--;
return lastReturned.item;
}
public int nextIndex() {
return nextIndex;
}
public int previousIndex() {
return nextIndex - 1;
}
public void remove() {
checkForComodification();
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException();
Node<E> lastNext = lastReturned.next;
unlink(lastReturned);
if (next == lastReturned)
next = lastNext;
else
nextIndex--;
lastReturned = null;
expectedModCount ;
}
public void set(E e) {
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
lastReturned.item = e;
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
lastReturned = null;
if (next == null)
linkLast(e);
else
linkBefore(e, next);
nextIndex ;
expectedModCount ;
}
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
while (modCount == expectedModCount && nextIndex < size) {
action.accept(next.item);
lastReturned = next;
next = next.next;
nextIndex ;
}
checkForComodification();
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
/**
* @since 1.6
*/
public Iterator<E> descendingIterator() {
return new DescendingIterator();
}
// 返回降序迭代器。
private class DescendingIterator implements Iterator<E> {
private final ListItr itr = new ListItr(size());
public boolean hasNext() {
return itr.hasPrevious();
}
public E next() {
return itr.previous();
}
public void remove() {
itr.remove();
}
}
@SuppressWarnings("unchecked")
private LinkedList<E> superClone() {
try {
return (LinkedList<E>) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError(e);
}
}
// 浅clone 。
public Object clone() {
LinkedList<E> clone = superClone();
// Put clone into "virgin" state
clone.first = clone.last = null;
clone.size = 0;
clone.modCount = 0;
// Initialize clone with our elements
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
clone.add(x.item);
return clone;
}
// 转为 Object 数组
public Object[] toArray() {
Object[] result = new Object[size];
int i = 0;
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i ] = x.item;
return result;
}
// 拷贝原集合元素到指定数组。
@SuppressWarnings("unchecked")
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 (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i ] = x.item;
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
private static final long serialVersionUID = 876323262645176354L;
// 写出到流，序列化。
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out any hidden serialization magic
s.defaultWriteObject();
// Write out size
s.writeInt(size);
// Write out all elements in the proper order.
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
s.writeObject(x.item);
}
// 从流读入，反序列化。
@SuppressWarnings("unchecked")
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden serialization magic
s.defaultReadObject();
// Read in size
int size = s.readInt();
// Read in all elements in the proper order.
for (int i = 0; i < size; i )
linkLast((E)s.readObject());
}
// 创建拆分器
@Override
public Spliterator<E> spliterator() {
return new LLSpliterator<E>(this, -1, 0);
}
static final class LLSpliterator<E> implements Spliterator<E> {
static final int BATCH_UNIT = 1 << 10; // batch array size increment
static final int MAX_BATCH = 1 << 25; // max batch array size;
final LinkedList<E> list; // null OK unless traversed
Node<E> current; // current node; null until initialized
int est; // size estimate; -1 until first needed
int expectedModCount; // initialized when est set
int batch; // batch size for splits
LLSpliterator(LinkedList<E> list, int est, int expectedModCount) {
this.list = list;
this.est = est;
this.expectedModCount = expectedModCount;
}
final int getEst() {
int s; // force initialization
final LinkedList<E> lst;
if ((s = est) < 0) {
if ((lst = list) == null)
s = est = 0;
else {
expectedModCount = lst.modCount;
current = lst.first;
s = est = lst.size;
}
}
return s;
}
public long estimateSize() { return (long) getEst(); }
public Spliterator<E> trySplit() {
Node<E> p;
int s = getEst();
if (s > 1 && (p = current) != null) {
int n = batch BATCH_UNIT;
if (n > s)
n = s;
if (n > MAX_BATCH)
n = MAX_BATCH;
Object[] a = new Object[n];
int j = 0;
do { a[j ] = p.item; } while ((p = p.next) != null && j < n);
current = p;
batch = j;
est = s - j;
return Spliterators.spliterator(a, 0, j, Spliterator.ORDERED);
}
return null;
}
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
Node<E> p; int n;
if (action == null) throw new NullPointerException();
if ((n = getEst()) > 0 && (p = current) != null) {
current = null;
est = 0;
do {
E e = p.item;
p = p.next;
action.accept(e);
} while (p != null && --n > 0);
}
if (list.modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
public boolean tryAdvance(Consumer<? super E> action) {
Node<E> p;
if (action == null) throw new NullPointerException();
if (getEst() > 0 && (p = current) != null) {
--est;
E e = p.item;
current = p.next;
action.accept(e);
if (list.modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
return true;
}
return false;
}
public int characteristics() {
return Spliterator.ORDERED | Spliterator.SIZED | Spliterator.SUBSIZED;
}
}
