集合系列 Queue（十）：LinkedList

我们之前在说到 List 集合的时候已经说过 LinkedList 了。但 LinkedList 不仅仅是一个 List 集合实现，其还是一个双向队列实现。

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

LinkedList 不仅实现了 List 接口，还实现了 Deque 接口。所以这一节我们来聊聊 LinkedList 的双向队列特性。

原理

为了深入理解 LinkedList 的原理，我们将从类成员变量、构造方法、核心方法两个方面逐一介绍。

类成员变量

// 链表大小
transient int size = 0;
// 首节点
transient Node<E> first;
// 尾节点
transient Node<E> last;
// Node节点
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;
    }
}

可以看到 LinkedList 采用了链表节点的方式实现，并且每个节点都有前驱和后继节点。

构造方法

LinkedList 总共有 2 个构造方法：

public LinkedList() {
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
    this();
    addAll(c);
}

构造方法比较简单，这里不深入介绍。

核心方法

LinkedList 中与双向队列相关的几个方法为：offerFirst、offerLast、pollFirst、pollLast。

offerFirst

public boolean offerFirst(E e) {
    addFirst(e);
    return true;
}
    
    public void addFirst(E e) {
    linkFirst(e);
}

// 将e节点作为头结点插入
private void linkFirst(E e) {
    final Node<E> f = first;
    final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
    first = newNode;
    if (f == null)
        last = newNode;
    else
        f.prev = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

offerLast

public boolean offerLast(E e) {
    addLast(e);
    return true;
}
    
public void addLast(E e) {
    linkLast(e);
}
// 将e节点作为末尾节点插入
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;
    size++;
    modCount++;
}

pollFirst

public E pollFirst() {
    final Node<E> f = first;
    return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
// 删除头结点
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;
}

pollLast

public E pollLast() {
    final Node<E> l = last;
    return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
// 删除尾节点
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;
}

可以看出无论是插入还是删除，poll 和 offer 操作都相对简单，重点在于引用的修改和维护。

总结

LinkedList 不仅是一个简单的 List 实现，其也是一个双向队列实现。