Java集合-LinkedList

List和Deque接口的双向链表实现。实现所有可选列表操作，并允许所有元素（包括null ）。 所有操作都按照双向链表的预期执行。索引到列表中的操作将从开头或结尾遍历列表，以更接近指定索引的为准。

继承体系：

属性：

    // 元素的个数
	transient int size = 0;

	// 链表首节点	
    transient Node<E> first;

	// 链表尾节点
    transient Node<E> last;

节点：

    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;
        }
    }

构造方法

	public LinkedList() {
    }

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

getFirst()和getLast()

    public E getFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return f.item;
    }

	public E getLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return l.item;
    }

添加元素

add()

在linkedList的末尾插入元素，由于有last指向链表末尾，在末尾插入元素的花费是常数时间。

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

    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++;
    }

add(int index，E element)

    public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));
    }

• 如果index == size，就直接在末尾插入。
• 如果index != size，就在指定的位置进行插入。

    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);

        // 小于一半长度，从前往后
        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;
        }
    }    
	void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        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++;
    }

addAll()

按照指定集合的迭代器返回的顺序，将指定集合中的所有元素附加到此列表的末尾。

    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        return addAll(size, c);
    }

    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        checkPositionIndex(index);

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        if (numNew == 0)
            return false;

        Node<E> pred, succ;
        if (index == size) {
            succ = null;
            pred = last;
        } else {
            succ = node(index);
            pred = succ.prev;
        }

        for (Object o : a) {
            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
            Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
            if (pred == null)
                first = newNode;
            else
                pred.next = newNode;
            pred = newNode;
        }

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

        size += numNew;
        modCount++;
        return true;
    }

删除元素

删除指定位置

移除此列表中指定位置的元素。将任何后续元素向左移动（从它们的索引中减去 1）。返回从列表中删除的元素。

    public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));
    }

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

删除头部

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

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

删除尾部

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

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

修改元素

将此列表中指定位置的元素替换为指定元素。

    public E set(int index, E element) {
        checkElementIndex(index);
        Node<E> x = node(index);
        E oldVal = x.item;
        x.item = element;
        return oldVal;
    }

查找元素

返回此列表中指定位置的元素。

    public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }

    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(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;
        }
    }

其中node方法在遍历前，需要判断index是否超过链表长度的一半，如果超过从后开始遍历，没有超过从最开始进行遍历。

Clear()

从此列表中删除所有元素。此调用返回后，列表将为空。

    public void clear() {
        // Clearing all of the links between nodes is "unnecessary", but:
        // - helps a generational GC if the discarded nodes inhabit
        //   more than one generation
        // - is sure to free memory even if there is a reachable Iterator
        for (Node<E> x = first; x != null; ) {
            Node<E> next = x.next;
            x.item = null;
            x.next = null;
            x.prev = null;
            x = next;
        }
        first = last = null;
        size = 0;
        modCount++;
    }

队列操作

先进先出。

	public E peek() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
    }

    public E element() {
        return getFirst();
    }

    public E poll() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }

栈操作

先进后出。

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

    public E pop() {
        return removeFirst();
    }

ArrayList和LinkedList区别

	ArrayList	LinkedList
底层数据结构	数组	链表
空间	空间浪费主要体现在 list 列表的结尾会预留一定的容量空间（浪费较少）	空间浪费是每个节点额外的空间去指向下一个节点（浪费较多）
查询速度	支持随机查询	只能从头到尾遍历
修改速度	末尾插入快，中间插入需要移动其他元素	头尾插入快，中间插入需要找到对应的节点，但是不需要移动其他节点
线程安全	不安全	不安全

参考

LinkedList源码分析 (opens new window)

Collection - LinkedList源码解析 (opens new window)