參考地址：
《Java集合詳解2：LinkedList和Queue》
《Java ArrayDeque實(shí)現(xiàn)Stack的功能》
《java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)----堆》
《深入理解Java PriorityQueue》
前言及概述
注：本文是基于的 HowToPlayLife 的博文《Java集合詳解2：LinkedList和Queue》為基礎(chǔ)而寫的。
LinkedList與ArrayList一樣實(shí)現(xiàn)List接口，只是ArrayList是List接口的大小可變數(shù)組的實(shí)現(xiàn)，LinkedList是List接口鏈表的實(shí)現(xiàn)。基于鏈表實(shí)現(xiàn)的方式使得LinkedList在插入和刪除時(shí)更優(yōu)于ArrayList，而隨機(jī)訪問則比ArrayList遜色些。
LinkedList實(shí)現(xiàn)所有可選的列表操作，并允許所有的元素包括null。
除了實(shí)現(xiàn) List 接口外，LinkedList 類還為在列表的開頭及結(jié)尾 get、remove 和 insert 元素提供了統(tǒng)一的命名方法。這些操作允許將鏈接列表用作堆棧、隊(duì)列或雙端隊(duì)列。
此類實(shí)現(xiàn) Deque 接口，為 add、poll 提供先進(jìn)先出隊(duì)列操作，以及其他堆棧和雙端隊(duì)列操作。
所有操作都是按照雙重鏈接列表的需要執(zhí)行的。在列表中編索引的操作將從開頭或結(jié)尾遍歷列表（從靠近指定索引的一端）。
同時(shí)，與ArrayList一樣此實(shí)現(xiàn)不是同步的。
（以上摘自JDK 6.0 API）。
一. 源碼分析
1.1 定義
首先我們先看LinkedList的定義：
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
從這段代碼中我們可以清晰地看出，LinkedList 繼承 AbstractSequentialList，實(shí)現(xiàn)List、Deque、Cloneable、Serializable:
- AbstractSequentialList: 提供了 List 接口的骨干實(shí)現(xiàn)，從而最大限度地減少了實(shí)現(xiàn)受“連續(xù)訪問”數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（如鏈接列表）支持的此接口所需的工作，從而以減少實(shí)現(xiàn) List 接口的復(fù)雜度;
- Deque: 一個(gè)線性 collection，支持在兩端插入和移除元素，定義了雙端隊(duì)列的操作。
1.2 屬性
在 LinkedList 中提供了兩個(gè)基本屬性 size、header。
private transient Entry header = new Entry(null, null, null);
private transient int size = 0;
其中 size 表示的 LinkedList 的大小，header 表示鏈表的表頭，Entry 為節(jié)點(diǎn)對(duì)象。
private static class Entry<E> {
E element; //元素節(jié)點(diǎn)
Entry<E> next; //下一個(gè)元素
Entry<E> previous; //上一個(gè)元素
Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {
this.element = element;
this.next = next;
this.previous = previous;
}
}
上面為 Entry 對(duì)象的源代碼，Entry 為 LinkedList 的內(nèi)部類，它定義了存儲(chǔ)的元素。該元素的前一個(gè)元素、后一個(gè)元素，這是典型的雙向鏈表定義方式。
1.3 構(gòu)造方法
LinkedList提供了兩個(gè)構(gòu)造方法：LinkedList() 和 LinkedList(Collection)。
1.4 增加方法
- add(E e): 將指定元素添加到此列表的結(jié)尾。
// 該方法調(diào)用addBefore方法，然后直接返回true，對(duì)于addBefore()而已，它為L(zhǎng)inkedList的私有方法。
public boolean add(E e) {
addBefore(e, header);
return true;
}
private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {
//利用Entry構(gòu)造函數(shù)構(gòu)建一個(gè)新節(jié)點(diǎn) newEntry，
Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);
//修改newEntry的前后節(jié)點(diǎn)的引用，確保其鏈表的引用關(guān)系是正確的
newEntry.previous.next = newEntry;
newEntry.next.previous = newEntry;
//容量+1
size++;
//修改次數(shù)+1
modCount++;
return newEntry;
}
在 addBefore 方法中無非就是做了這件事：構(gòu)建一個(gè)新節(jié)點(diǎn) newEntry，然后修改其前后的引用。
LinkedList還提供了其他的增加方法：
- add(int index, E element)：在此列表中指定的位置插入指定的元素。
- addAll(Collection<? extends E> c)：添加指定 collection 中的所有元素到此列表的結(jié)尾，順序是指定 collection 的迭代器返回這些元素的順序。
- addAll(int index, Collection<? extends E> c)：將指定 collection 中的所有元素從指定位置開始插入此列表。
- addFirst(E e): 將指定元素插入此列表的開頭。
- addLast(E e): 將指定元素添加到此列表的結(jié)尾。
1.5 移除方法
- remove(Object o)：從此列表中移除首次出現(xiàn)的指定元素（如果存在）。該方法的源代碼如下：
public boolean remove(Object o) {
if (o==null) {
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (e.element==null) {
remove(e);
return true;
}
}
} else {
for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
if (o.equals(e.element)) {
remove(e);
return true;
}
}
}
return false;
}
該方法首先會(huì)判斷移除的元素是否為 null，然后迭代這個(gè)鏈表找到該元素節(jié)點(diǎn)，最后調(diào)用remove(Entry e)，remove(Entry e) 為私有方法，是 LinkedList 中所有移除方法的基礎(chǔ)方法，如下：
private E remove(Entry<E> e) {
if (e == header)
throw new NoSuchElementException();
//保留被移除的元素：要返回
E result = e.element;
//將該節(jié)點(diǎn)的前一節(jié)點(diǎn)的next指向該節(jié)點(diǎn)后節(jié)點(diǎn)
e.previous.next = e.next;
//將該節(jié)點(diǎn)的后一節(jié)點(diǎn)的previous指向該節(jié)點(diǎn)的前節(jié)點(diǎn)
//這兩步就可以將該節(jié)點(diǎn)從鏈表從除去：在該鏈表中是無法遍歷到該節(jié)點(diǎn)的
e.next.previous = e.previous;
//將該節(jié)點(diǎn)歸空
e.next = e.previous = null;
e.element = null;
size--;
modCount++;
return result;
}
其他的移除方法：
- clear(): 從此列表中移除所有元素。
- remove(): 獲取并移除此列表的頭（第一個(gè)元素）。
- remove(int index): 移除此列表中指定位置處的元素。
- remove(Objec o): 從此列表中移除首次出現(xiàn)的指定元素（如果存在）。
- removeFirst(): 移除并返回此列表的第一個(gè)元素。
- removeFirstOccurrence(Object o): 從此列表中移除第一次出現(xiàn)的指定元素（從頭部到尾部遍歷列表時(shí)）。
- removeLast(): 移除并返回此列表的最后一個(gè)元素。
- removeLastOccurrence(Object o): 從此列表中移除最后一次出現(xiàn)的指定元素（從頭部到尾部遍歷列表時(shí)）。
1.6 查找方法
對(duì)于查找方法的源碼就沒有什么好介紹了，無非就是迭代，比對(duì)，然后就是返回當(dāng)前值。
- get(int index): 返回此列表中指定位置處的元素。
- getFirst(): 返回此列表的第一個(gè)元素。
- getLast(): 返回此列表的最后一個(gè)元素。
- indexOf(Object o): 返回此列表中首次出現(xiàn)的指定元素的索引，如果此列表中不包含該元素，則返回 -1。
- lastIndexOf(Object o): 返回此列表中最后出現(xiàn)的指定元素的索引，如果此列表中不包含該元素，則返回 -1。
二. Queue
Queue 接口定義了隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，元素是有序的(按插入順序)，先進(jìn)先出。Queue 接口相關(guān)的部分 UML 類圖如下：
2.1 Deque
Deque (Double-ended queue) 為接口，繼承了 Queue 接口，創(chuàng)建雙向隊(duì)列，靈活性更強(qiáng)，可以前向或后向迭代，在隊(duì)頭隊(duì)尾均可插入或刪除元素。它的兩個(gè)主要實(shí)現(xiàn)類是 ArrayDeque 和 LinkedList。
Deque 接口源碼如下：
package java.util;
public interface Deque<E> extends Queue<E> {
void addFirst(E e);
void addLast(E e);
boolean offerFirst(E e);
boolean offerLast(E e);
E removeFirst();
E removeLast();
E pollFirst();
E pollLast();
E getFirst();
E getLast();
E peekFirst();
E peekLast();
boolean removeLastOccurrence(Object o);
// *** Queue methods ***
boolean add(E e);
boolean offer(E e);
E remove();
E poll();
E element();
E peek();
// *** Stack methods ***
void push(E e);
E pop();
// *** Collection methods ***
boolean remove(Object o);
boolean contains(Object o);
public int size();
Iterator<E> iterator();
Iterator<E> descendingIterator();
}
2.2 ArrayDeque
ArrayDeque 在 CarpenterLee 的博文 《Java ArrayDeque源碼剖析》 中做了很詳盡的解釋，可參考該博客。
在 JDK 1.0/1.1 中提供了棧 (Stack) 的定義，但該方法已經(jīng)過時(shí)了。通過 ArrayDeque 可以用較高效的方法實(shí)現(xiàn)棧。
例如創(chuàng)建一個(gè)存放 Integer 類型的 Stack，只要在類中創(chuàng)建一個(gè) ArrayDeque 類的變量作為屬性，之后定義的出棧、入棧，觀察棧頂元素的操作就直接操作 ArrayDeque 的實(shí)例變量即可，源碼如下：
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;
public class IntegerStack {
private Deque<Integer> data = new ArrayDeque<Integer>();
public void push(Integer element) {
data.addFirst(element);
}
public Integer pop() {
return data.removeFirst();
}
public Integer peek() {
return data.peekFirst();
}
public String toString() {
return data.toString();
}
public static void main(String[] args) {
IntegerStack stack = new IntegerStack();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
stack.push(i);
}
System.out.println(stack);
System.out.println("After pushing 5 elements: " + stack);
int m = stack.pop();
System.out.println("Popped element = " + m);
System.out.println("After popping 1 element : " + stack);
int n = stack.peek();
System.out.println("Peeked element = " + n);
System.out.println("After peeking 1 element : " + stack);
}
}
2.3 PriorityQueue
PriorityQueue 即優(yōu)先隊(duì)列。優(yōu)先隊(duì)列的作用是能保證每次取出的元素都是隊(duì)列中權(quán)值最小的（Java 的優(yōu)先隊(duì)列每次取最小元素，C++ 的優(yōu)先隊(duì)列每次取最大元素）。這里牽涉到了大小關(guān)系，元素大小的評(píng)判可以通過元素本身的自然順序（natural ordering），也可以通過構(gòu)造時(shí)傳入的比較器（Comparator，類似于C++的仿函數(shù)）。
- PriorityQueue 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為堆 (Heap)，堆的本質(zhì)就是一個(gè)數(shù)組。對(duì)于堆的說明，在海的味道的博文《java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)----堆》中描述十分清晰，可在該博文中進(jìn)行理解。
- PriorityQueue 的實(shí)現(xiàn)原理及源碼在CarpenterLee的博文《深入理解Java PriorityQueue》中描述清楚，可在該博文中進(jìn)行學(xué)習(xí)。
