LinkedList底层原理

LinkedList在Java中是一个实现List接口的集合类，它的底层数据结构是一个双向链表。

1. 节点（Node）结构： LinkedList中的每个元素都是一个内部类Node的实例。Node类通常包含三个主要部分：

   • item：存储元素对象的引用。
   • prev：指向前一个节点的引用。
   • next：指向后一个节点的引用。

   • 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;
             }
         }

2. 主要成员变量：

   • transient int size: 用于存储链表中元素的数量。
   • transient Node first: 指向链表的第一个节点（头节点）。
   • transient Node last: 指向链表的最后一个节点（尾节点）。

3. 添加元素：

   • addFirst(E e): 在链表的开头添加新元素。这涉及到更新first节点，并将新节点的next指向原first节点，原first节点的prev指向新节点。
   • addLast(E e): 在链表的末尾添加新元素。这涉及到更新last节点，并将原last节点的next指向新节点，新节点的prev指向原last节点。
   • add(int index, E element): 在指定索引位置插入新元素。这需要从头节点开始遍历到指定位置，然后进行相应的节点连接操作。

4. 删除元素：

   • removeFirst(): 删除并返回链表的第一个元素。这涉及到更新first节点为原first节点的下一个节点，并将原first节点的next节点的prev引用设为null。
   • removeLast(): 删除并返回链表的最后一个元素。这涉及到更新last节点为原last节点的前一个节点，并将原last节点的prev节点的next引用设为null。
   • remove(Object o): 删除首次出现的指定元素。这需要遍历链表，找到匹配的元素后进行类似的节点连接操作。

5. 访问元素：

   • get(int index): 返回指定索引位置的元素。这需要从头节点开始遍历到指定位置，然后返回该位置节点的item。
   • set(int index, E element): 替换指定索引位置的元素。这需要先通过get方法找到该位置的节点，然后更新其item字段。

6. 迭代： 由于LinkedList是双向链表，它支持双向迭代。迭代器可以从前向后或从后向前遍历链表。

        LinkedList的主要优点包括高效的元素插入和删除（尤其是在列表的两端），而缺点是在中间进行元素访问时可能效率较低，因为需要从头或尾开始遍历链表。此外，LinkedList的空间开销比ArrayList等基于数组的集合略大，因为它需要额外的存储空间来保存节点之间的链接。