集合系列 List之LinkedList分析
LinkedList是链表的经典实现，其底层采用链表节点的方式实现。
从类继承结构图可以看到，LinkedList不仅实现了List接口，还实现了Deque双向队列接口。
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，核心方法逐一介绍。
类成员变量
//链表大小
transient int size = 0;
//首节点
transient Node first;
//尾结点
transient Node last;
//Node节点
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;
}
}
其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 c) {
this();
addAll(c);
}
核心方法
在linkedList中最为核心的是查询，插入，删除，扩容这个几个方法。
查找
linkedList底层基于链表结构，无法向ArrayList那样随机访问指定位置的元素。linkedList查找过程要稍微麻烦一些，需要从链表头节点（或尾节点）向后查找，时间复杂度为O(N)。
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
Node node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
//如果获取的元素小于容量的一半，则从头节点开始查找，否则从尾节点开始查找
if (index < (size >> 1)) {
Node x = first;
//循环向后查找，直至i == index
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
Node x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
上面的代码比较简单，主要通过遍历的方式定位目标位置的节点。获取到节点后，取出节点存储的值返回即可。这里有个小优化，即通过比较index与节点数量size/2的大小，决定头结点还是尾节点进行查找。
插入
LinkedList除了实现了List接口相关方法·，还实现·了Deque接口的很多方法，例如：addFirst，addLast，offerFirst，offerLast等。但这些方法的实现思路大致都是一样的，所以这里来看看add方法的实现。
add有两个方法，一个是直接插入队尾，一个是插入指定位置。
直接插入队尾
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
可以看到其直接调用了 linkLast 方法，其实它就是 Deque 接口的一个方法。
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++;
}
上述代码进行了节点的创建以及引用的变化，最后增加链表的大小。
插入指定位置
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
//直接插入队尾
linkLast(element);
else
//插入指定位置
linkBefore(element, node(index));
}
如果我们插入的位置还是链表尾部，那么还是会调用 linkLast 方法。否则调用 node 方法取出插入位置的节点，否则调用 linkBefore 方法插入。
void linkBefore(E e, Node succ) {
// assert succ != null;
final Node pred = succ.prev;
final Node newNode = new Node<>(pred, e, succ);
succ.prev = newNode;
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
上述代码进行了节点的创建以及引用的变化，最后增加链表的大小。
删除
删除节点有两个方法，第一个是移除特定的元素，第二个是移除某个位置的元素。
先看第一个删除方法：移除特定的元素。
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;
}
大致思路：遍历找到删除的节点，之后调用unlink()方法解除引用。
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;
}
unlink()代码里就是做了一系列的引用修改操作。
总结
经过上面的分析，我们可以知道LinkedList有如下特点：
- 底层基于链表实现，增删速度快，读取速度慢
- 非线程安全。
- 与 ArrayList 不同，LinkedList 没有容量限制，所以也没有扩容机制。
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