JDK1.7-LinkedList循环链表优化

最近在看jdk1.7的时候，发现LinkedList 和1.6中的变化。

首先，简单介绍一下LinkedList：

LinkedList是List接口的双向链表实现。由于是链表结构，所以长度没有限制；而且添加/删除元素的时候，只需要改变指针的指向（把链表断开，插入/删除元素，再把链表连起来）即可，非常方便，而ArrayList却需要重整数组 (add/remove中间元素)。所以LinkedList适合用于添加/删除操作频繁的情况。

--------------------------------the code --------------------------------

在JDK 1.7之前（此处使用JDK1.6来举例），LinkedList是通过headerEntry实现的一个循环链表的。先初始化一个空的Entry，用来做header，然后首尾相连，形成一个循环链表：

在LinkedList中提供了两个基本属性size、header。

private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null);
private transient int size = 0;

其中size表示的LinkedList的大小，header表示链表的表头，Entry为节点对象。

private static class Entry<E> {
        E element;        //元素节点
        Entry<E> next;    //下一个元素
        Entry<E> previous;  //上一个元素

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

上面为Entry对象的源代码，Entry为LinkedList的内部类，它定义了存储的元素。该元素的前一个元素、后一个元素，这是典型的双向链表定义方式。

每次添加/删除元素都是默认在链尾操作。对应此处，就是在header前面操作，因为遍历是next方向的，所以在header前面操作，就相当于在链表尾操作。

如下面的插入操作addBefore以及图示，如果插入obj_3，只需要修改header.previous和obj_2.next指向obj_3即可。

private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {
        //利用Entry构造函数构建一个新节点 newEntry，
        Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);
        //修改newEntry的前后节点的引用，确保其链表的引用关系是正确的
        newEntry.previous.next = newEntry;
        newEntry.next.previous = newEntry;
        //容量+1
        size++;
        //修改次数+1
        modCount++;
        return newEntry;
    }

在addBefore方法中无非就是做了这件事：构建一个新节点newEntry，然后修改其前后的引用。

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在JDK 1.7，1.6的headerEntry循环链表被替换成了first和last组成的非循环链表。

transient int size = 0;

    /**
     * Pointer to first node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (first.prev == null && first.item != null)
     */
    transient Node<E> first;

    /**
     * Pointer to last node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (last.next == null && last.item != null)
     */
    transient Node<E> last;

在初始化的时候，不用去new一个Entry。

/**
     * Constructs an empty list.
     */
    public LinkedList() {
    }

在插入/删除的时候，也是默认在链尾操作。把插入的obj当成newLast，挂在oldLast的后面。另外还要先判断first是否为空，如果为空则first = obj。

如下面的插入方法linkLast，在尾部操作，只需要把obj_3.next指向obj_4即可。

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++;
    }

其中：

 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;
         }
     }

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To sum up: 【1.6-header循环链表】 V.S 【1.7-first/last非循环链表】

JDK 1.7中的first/last对比以前的header有下面几个好处：

1、  first / last有更清晰的链头、链尾概念，代码看起来更容易明白。

2、  first / last方式能节省new一个headerEntry。（实例化headerEntry是为了让后面的方法更加统一，否则会多很多header的空校验）

3、  在链头/尾进行插入/删除操作，first /last方式更加快捷。

【插入/删除操作按照位置，分为两种情况：中间 和 两头。

        在中间插入/删除，两者都是一样，先遍历找到index，然后修改链表index处两头的指针。

        在两头，对于循环链表来说，由于首尾相连，还是需要处理两头的指针。而非循环链表只需要处理一边first.previous/last.next，所以理论上非循环链表更高效。恰恰在两头(链头/链尾) 操作是最普遍的】

（对于遍历来说，两者都是链表指针循环，所以遍历效率是一样的。）