LinkedList

简介

点一下看看继承体系
LinkedList是一个双端链表实现的List，还能当作双端队列或者栈来使用。

主要属性

// 元素个数
transient int size = 0;
// 链表首节点
transient Node<E> first;
// 链表尾节点
transient Node<E> last;

主要内部类

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;
    }
}

主要构造方法

public LinkedList() {
}
//两个构造方法也很简单，可以看出是一个无界的队列。
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
    this();
    addAll(c);
}

添加元素

/*
*作为一个双端队列，添加元素主要有两种，
*一种是在队列尾部添加元素，
*一种是在队列首部添加元素，
*这两种形式在LinkedList中主要是通过下面两个方法来实现的。
*/
// 从队列首添加元素
private void linkFirst(E e) {
    // 首节点
    final Node<E> f = first;
    // 创建新节点，新节点的next是首节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
    // 让新节点作为新的首节点
    first = newNode;
    // 判断是不是第一个添加的元素
    // 如果是就把last也置为新节点
    // 否则把原首节点的prev指针置为新节点
    if (f == null)
        last = newNode;
    else
        f.prev = newNode;
    // 元素个数加1
    size++;
    // 修改次数加1，说明这是一个支持fail-fast的集合
    modCount++;
}

// 从队列尾添加元素
void linkLast(E e) {
    // 队列尾节点
    final Node<E> l = last;
    // 创建新节点，新节点的prev是尾节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    // 让新节点成为新的尾节点
    last = newNode;
    // 判断是不是第一个添加的元素
    // 如果是就把first也置为新节点
    // 否则把原尾节点的next指针置为新节点
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode;
    // 元素个数加1
    size++;
    // 修改次数加1
    modCount++;
}

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

public void addLast(E e) {
    linkLast(e);
}

// 作为无界队列，添加元素总是会成功的
public boolean offerFirst(E e) {
    addFirst(e);
    return true;
}

public boolean offerLast(E e) {
    addLast(e);
    return true;
}

作为List，是要支持在中间添加元素的，源码如下：

// 在节点succ之前添加元素
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
    // succ是待添加节点的后继节点
    // 找到待添加节点的前置节点
    final Node<E> pred = succ.prev;
    // 在其前置节点和后继节点之间创建一个新节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
    // 修改后继节点的前置指针指向新节点
    succ.prev = newNode;
    // 判断前置节点是否为空
    // 如果为空，说明是第一个添加的元素，修改first指针
    // 否则修改前置节点的next为新节点
    if (pred == null)
        first = newNode;
    else
        pred.next = newNode;
    // 修改元素个数
    size++;
    // 修改次数加1
    modCount++;
}

// 寻找index位置的节点
Node<E> node(int index) {
    // 因为是双链表
    // 所以根据index是在前半段还是后半段决定从前遍历还是从后遍历
    // 这样index在后半段的时候可以少遍历一半的元素
    if (index < (size >> 1)) {
        // 如果是在前半段
        // 就从前遍历
        Node<E> x = first;
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
    } else {
        // 如果是在后半段
        // 就从后遍历
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}

// 在指定index位置处添加元素
public void add(int index, E element) {
    // 判断是否越界
    checkPositionIndex(index);
    // 如果index是在队列尾节点之后的一个位置
    // 把新节点直接添加到尾节点之后
    // 否则调用linkBefore()方法在中间添加节点
    if (index == size)
        linkLast(element);
    else
        linkBefore(element, node(index));
}

在队列首尾添加元素很高效，时间复杂度为O(1)。
在中间添加元素比较低效，首先要先找到插入位置的节点，再修改前后节点的指针，时间复杂度为O(n)。

点一下看三种添加方式

作为栈来使用

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

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

小结

• LinkedList是一个以双链表实现的List；
• LinkedList还是一个双端队列，具有队列queue、双端队列deque、栈stack的特性；
• LinkedList在队列首尾添加、删除元素非常高效，时间复杂度为O(1)；
• LinkedList在中间添加、删除元素比较低效，时间复杂度为O(n)；
• LinkedList不支持随机访问，所以访问非队列首尾的元素比较低效；
• LinkedList在功能上等于 ArrayList + ArrayDeque；