LinkedList源码阅读

本人的源码阅读主要聚焦于类的使用场景，一般只在java层面进行分析，没有深入到一些native方法的实现。并且由于知识储备不完整，很可能出现疏漏甚至是谬误，欢迎指出共同学习

本文基于corretto-17.0.9源码，参考本文时请打开相应的源码对照，否则你会不知道我在说什么

简介

从功能上看，LinkedList同时实现了List接口和Deque接口，也就是说它既可以看作一个顺序容器，又可以看作一个队列(Queue)，同时又可以看作一个栈(Stack)。这样看来，LinkedList简直就是个全能冠军。当你需要使用栈或者队列时，可以考虑使用LinkedList，一方面是因为Java官方已经声明不建议使用Stack类，更遗憾的是，Java里根本没有一个叫做Queue的类(它是个接口名字)。关于栈或队列，现在的首选是ArrayDeque，它有着比LinkedList(当作栈或队列使用时)有着更好的性能。

从内部实现来看，LinkedList其实只是对链表的封装，没什么特别之处，下面代码分析也会非常简短。与 ArrayList 相比，LinkedList 的增加和删除的操作效率更高，而查找和修改的操作效率较低，这些显然也是链表和数组的区别。

例子

例子就不看了，都是些一眼懂的API

继承结构

LinkedList，作为一个顺序列表继承于AbstractSequentialList，AbstractSequentialList与AbstractList的区别是，前者一般是不可随机访问的列表，或者说随机访问效率很低，而后者可以高效地基于下标随机访问，LinkedList作为链表的封装，众所周知链表无法随机访问元素，因此继承于AbstractSequentialList。

LinkedList作为List（Sequence），每个元素都对应着一个下标，链表头指针（first）指向的节点下标为0，尾指针（last）指向的节点下标为size-1。

其中JCF相关的接口和抽象类不了解的话，可以在参考「博客园」JCF相关基础类接口/抽象类源码阅读。

代码分析

成员变量

LinkedList的成员变量也很少，了解链表的话一眼懂：

// 元素个数
transient int size = 0;
// 链表头指针
transient Node<E> first;
// 链表尾指针
transient Node<E> last;

// 链表节点类
private static class Node<E> {
  E item;
  LinkedList.Node<E> next;
  LinkedList.Node<E> prev;

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

头和尾指针指向的都是真实元素节点，没有dummy node。注意到Node有next和prev指针，说明是LinkedList维护的是一个双向链表。

方法

首先是构造函数，没啥好说，一个无参构造对应空列表，一个根据Collection接口规范的用其他集合来初始化本集合的构造函数：

public LinkedList() {}

public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
    this();
    addAll(c);
}

下面看一下各个方法，一些链表操作或比较简单的方法就不分析了，只用注释说明功能，先看一下内部方法：

// 头插新节点
private void linkFirst(E e);
// 尾插新节点
void linkLast(E e);
// 在succ节点前插入新节点
void linkBefore(E e, Node<E> succ);
// 删除头节点
private E unlinkFirst(Node<E> f);
// 删除尾节点
private E unlinkLast(Node<E> l);
// 删除节点
E unlink(Node<E> x);
// 获取下标为index的节点
LinkedList.Node<E> node(int index) {
  if (index < (size >> 1)) { // 如果节点在链表前半部分，则从first开始往后遍历
    LinkedList.Node<E> x = first;
    for (int i = 0; i < index; i++)
      x = x.next;
    return x;
  } else { // 否则从last开始往前遍历
    LinkedList.Node<E> x = last;
    for (int i = size - 1; i > index; i--)
      x = x.prev;
    return x;
  }
}

再看一下公有方法（太简单的公有方法略过）

// 按c的迭代器的顺序插入链表，最先遍历到的元素下标最小
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);
// 清空链表，不像ArrayList的置null，这个方法会删除所有节点
public void clear();

至此，实现Deque的方法已经介绍完。在JCF介绍一文中提到过继承AbstractSequentialList的类要么重写增删改查，要么重新实现列表迭代器，LinkedList两者都做了，增删改查方法很简单，略过，看一下迭代器：

private class ListItr implements ListIterator<E> {
  // 相当于AbstractList.Itr的lastRet下标对应的节点
  private Node<E> lastReturned;
  // 相当于AbstractList.Itr的cursor下标对应的节点
  private Node<E> next;
  // 相当于Abstrac
  private int nextIndex;
  // 期望的修改次数，用于检测并发修改
  private int expectedModCount = modCount;
}

可以发现LinkedList实现的这个ListIterator没什么特别的，也还是直接对链表进行操作，与AbstractList.ListIterator其实很类似，就不讲了。

java 1.6开始还提供了一个反向迭代器，一眼懂：

public Iterator<E> descendingIterator() {
  return new DescendingIterator();
}

private class DescendingIterator implements Iterator<E> {
  private final ListItr itr = new ListItr(size());
  public boolean hasNext() {
    return itr.hasPrevious();
  }
  public E next() {
    return itr.previous();
  }
  public void remove() {
    itr.remove();
  }
}

总结

类似ArrayList是对数组的封装，LinkedList是对数组的封装，代码看起来也比较简单，适合编程新手学习一下“封装”的概念。（又水一篇）

参考链接

「博客园」JCF相关基础类接口/抽象类源码阅读

「博客园」ArrayList源码阅读

「Java全栈知识体系」Collection - LinkedList源码解析