LinkedList源码解析

一 成员变量解析

//元素长度
transient int size = 0;

// 头结点
transient Node first;

// 尾节点
transient Node last;

// 放弃了之前Entry作为节点，改为Node
private static class Node {
    E item;
    Node next;
    Node prev;

    Node(Node prev, E element, Node next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

二 关键方法解析

1 添加元素

因为LinkedList是双向链表，所以添加元素时可以向头部添加也可以向尾部添加
（1）向头部添加
向头部添加调用addFirst(E e)方法，底层实现是函数linkFirst(E e)

public void addFirst(E e) {
    linkFirst(e);
}

private void linkFirst(E e) {
    final Node f = first;
    final Node newNode = new Node<>(null, e, f);
    first = newNode;
    if (f == null)
        last = newNode;
    else
        f.prev = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

由此看出，新添加的节点将成为头结点

（2）向尾部添加
函数addLast(E e)和add(E e)底层实现都一样，均调用linkLast(E e)

public void addLast(E e) {
    linkLast(e);
}

public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}

void linkLast(E e) {
    final Node l = last;
    final Node newNode = new Node<>(l, e, null);
    last = newNode;
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

2 删除元素

删除元素有三种方式：删除头部、删除尾部和按指定元素删除
（1）删除头部

public E removeFirst() {
    final Node f = first;
    if (f == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return unlinkFirst(f);
}

private E unlinkFirst(Node f) {
    // assert f == first && f != null;
    final E element = f.item;
    final Node 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;
}

（2） 删除尾部

public E removeLast() {
    final Node l = last;
    if (l == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return unlinkLast(l);
}

private E unlinkLast(Node l) {
    // assert l == last && l != null;
    final E element = l.item;
    final Node 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;
}

（3）指定元素删除

public boolean remove(Object o) {
    if (o == null) {
        for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
            if (x.item == null) {
                unlink(x);
                return true;
            }
        }
    } else {
        for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
            if (o.equals(x.item)) {
                unlink(x);
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}

E unlink(Node x) {
    // assert x != null;
    final E element = x.item;
    final Node next = x.next;
    final Node prev = x.prev;

    if (prev == null) {
        first = next;
    } else {
        prev.next = next;
        x.prev = null;
    }

    if (next == null) {
        last = prev;
    } else {
        next.prev = prev;
        x.next = null;
    }

    x.item = null;
    size--;
    modCount++;
    return element;
}

3 栈接口以及队列接口

LinkedList实现了常用的两种接口：栈接口以及队列接口
（1）栈接口

 //向栈中压入元素
 public void push(E e) {
     addFirst(e);
 }

 // 删除并返回栈顶元素
 public E pop() {
     return removeFirst();
 }

 // 返回栈顶元素，不删除
 public E peek() {
     final Node f = first;
     return (f == null) ? null : f.item;
 }

（2）队列接口

// 向队列尾部添加元素
public boolean offer(E e) {
    return add(e);
}

// 取出队列头部元素
public E poll() {
    final Node f = first;
    return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}

三 LinkedList和ArrayList对比

老生常谈的问题了，这里我尝试以自己的理解尽量说清楚这个问题，顺便在这里就把LinkedList的优缺点也给讲了。

1. 顺序插入速度ArrayList会比较快，因为ArrayList是基于数组实现的，数组是事先new好的，只要往指定位置塞一个数据就好了；LinkedList则不同，每次顺序插入的时候LinkedList将new一个对象出来，如果对象比较大，那么new的时间势必会长一点，再加上一些引用赋值的操作，所以顺序插入LinkedList必然慢于ArrayList
2. 基于上一点，因为LinkedList里面不仅维护了待插入的元素，还维护了Entry的前置Entry和后继Entry，如果一个LinkedList中的Entry非常多，那么LinkedList将比ArrayList更耗费一些内存
3. 数据遍历的速度，看最后一部分，这里就不细讲了，结论是：使用各自遍历效率最高的方式，ArrayList的遍历效率会比LinkedList的遍历效率高一些
4. 有些说法认为LinkedList做插入和删除更快，这种说法其实是不准确的：

• LinkedList做插入、删除的时候，慢在寻址，快在只需要改变前后Entry的引用地址
• ArrayList做插入、删除的时候，慢在数组元素的批量copy，快在寻址

所以，如果待插入、删除的元素是在数据结构的前半段尤其是非常靠前的位置的时候，LinkedList的效率将大大快过ArrayList，因为ArrayList将批量copy大量的元素；越往后，对于LinkedList来说，因为它是双向链表，所以在第2个元素后面插入一个数据和在倒数第2个元素后面插入一个元素在效率上基本没有差别，但是ArrayList由于要批量copy的元素越来越少，操作速度必然追上乃至超过LinkedList。
从这个分析看出，如果你十分确定你插入、删除的元素是在前半段，那么就使用LinkedList；如果你十分确定你删除、删除的元素在比较靠后的位置，那么可以考虑使用ArrayList。如果你不能确定你要做的插入、删除是在哪儿呢？那还是建议你使用LinkedList吧，因为一来LinkedList整体插入、删除的执行效率比较稳定，没有ArrayList这种越往后越快的情况；二来插入元素的时候，弄得不好ArrayList就要进行一次扩容，记住，ArrayList底层数组扩容是一个既消耗时间又消耗空间的操作，在我的文章Java代码优化中，第9点有详细的解读。
最后一点，一切都是纸上谈兵，在选择了List后，有条件的最好可以做一些性能测试，比如在你的代码上下文记录List操作的时间消耗。