Java集合——LinkedList源码详解

0. 前言

先对LinkedList的特性进行一个概述： 
（1）LinkedList底层实现为双向循环链表。链表的特点就是插入删除数据快，而查询数据慢。

（2）因为使用链表的原因，所以不存在容量不足的问题，没有扩容机制。

（3）从后面的源码分析中我们也可以看出，LinkedList支持null并且LinkedList没有同步机制。

（4）LinkedList直接继承于AbstractSequentialList，同时实现了List接口，也实现了Deque接口。

AbstractSequentialList为顺序访问的数据存储结构提供了一个骨架类实现，如果要支持随机访问，则优先选择AbstractList类继承。LinkedList 基于链表实现，因此它继承了AbstractSequentialList。本文原创，转载请注明出处：http://blog.csdn.net/seu_calvin/article/details/53012654

1．  LinkedList数据存储格式

上面也提到了，LinkedList底层实现为双向链表，下面是某个Node节点的存储模型，包含上一个节点，下一个节点，以及自己的信息。

private static class Node<E> {
    E item;
    Node<E> next;
    Node<E> prev;

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

下面我们分析一个LinkedList的add()操作，可以帮助我们理解LinkedList的双向链表的实现原理。

2．  LinkedList的add操作

public void add(int index, E element) {
    checkPositionIndex(index);
    if (index == size)
       linkLast(element);
    else
       linkBefore(element, node(index));
}

上面是根据index进行的LinkedList的add操作，首先会判断index是否合法，再判断是不是将该节点插入到链表的最后，最后才是进行链表的中间插入操作。

2.1    链表尾部add

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

在linkLast()方法中，首先会生成一个新的Node节点，然后将这个新的末尾节点赋值给last节点，如果l为null，说明是第一次加入数据，就将这个节点置为first节点，代表链表中第一个有数据的节点，否则将上一个节点的next指向这个节点。

说到第一个节点和最后一个节点，LinkedList提供给了我们具体的方法进行这两个特殊位置的数据获取：

//获取第一个元素
System.out.println("第一个元素是:" + list.getFirst());  
//获取最后一个元素
System.out.println("最后一个元素是:"+list.getLast());  

2.2    链表中间add

中间插入节点调用了linkBefore(element,node(index))方法，那么首先分析一下node(index)的逻辑：

Node<E> node(int index) {
      if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> x = first;
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
    } else {
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
            return x;
    }
}

首先判断index值是不是小于整个链表长度的一半，整个if/else逻辑是在判断要插入的位置是距离链表头近还是链表尾近，目的更快的找到原来index处的节点并返回。接下来就是linkBefore()方法：

void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        final Node<E> pred = succ.prev;
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
}

pred 是当前要插入位置节点的上一个节点，即图中的第一个节点。newNode 将要插入的对象包装成node节点(指定上一个节点为pred，下一个节点为node()返回值succ)。

接着将succ节点的上一个节点指定为我们的新节点newNode。那么肯定会有逻辑将pred的next设置为newNode。

果然，最后做了一个判断，如果pred为null，说明succ节点为第一个有数据的节点，就将生成的新节点newNode置为first节点，否则指定上个节点的下一个节点为生成的新节点，即pred.next = newNode。

这样就完成了整个链表数据插入过程。显然是不同于ArrayList那样地进行数组复制。

3．  LinkedList的get操作

public E get(int index) {
     checkElementIndex(index);
     return node(index).item;
}
Node<E> node(int index) {
      if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> x = first;
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
    } else {
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
            return x;
  }  
}

get操作就比较简单了，对链表进行遍历，直接找到node节点，返回item数据即可。

4．  ArrayList和LinkedList的比较

4.1    ArrayList和LinkedList的相同点

（1）两者均不是线程安全的。

（2）两者都支持null值。

（3）都实现了List接口。

 

4.2  ArrayList和LinkedList的不同点

（1）LinkedList 基于链表实现，便于顺序访问，它继承了AbstractSequentialList。而ArrayList支持随机访问，继承了AbstractList类。

（2）因为LinkedList 是基于链表的，因此不像ArrayList需要扩容机制。

（3）各种操作的性能对比：对于ArrayList来说，得益于快速随机访问的特性，获取任意位置元素是比较有效率的。如果是add或者remove操作，要分两种情况，如果是在ArrayList尾部做add，是不需要移动其他元素，耗时是O(1)。但如果在中间插入新元素的话，耗时是O(n-index)。另外，当ArrayList扩容时，会自动生成一个新的array(长度是之前的1.5倍)，再将旧的array移值上去，耗时是O(n)。为了确保本文正确性，博主会在发现某部分有不妥描述时及时修改，请确保您看到的是原文，原文链接为SEU_Calvin的博客。

因此，ArrayList的get操作快一些，而add操作，若add的位置为List中间，肯定是LinkedList要快一些，尾部的话两者差不多。具体使用哪个需要分场景选择最合适的。

最后希望这篇文章对你有所帮助，也希望大家多点赞支持。 ╮(￣▽￣”)╭