本文所有代码来自JDK1.8

想象幼儿园小朋友放学回家，老师要求小朋友们排成一字队，前后小朋友都手牵着手，举个栗子小明是排在前面第一位同学，他的右手牵着后面小红的左手，小红的右手牵着后面小强的左手，以此类推，直到所有大家都手牵着手，开开心心的放学回家~ 由于小冯刚刚拉肚子没有在队伍中，他现在想加入到队伍中而且想站在小红的后面，他需要先让小红和小强的手松开，然后左手牵住小红的右手，右手牵住小强的左手，这样就加入到队伍中了。 其实这种结构就像LinkedList

简介

public class LinkedList<E>extends AbstractSequentialList<E>implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
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LinkedList继承AbstractSequentialList类，实现了List, Deque（双端队列，具有队列和栈性质的一种数据结构）, Cloneable, java.io.Serializable接口。

如果可以用简短一段话概括的话：底层结构是Node构成的双向链表，每个Node具有前后两个指针，不要求存储空间连续；适合插入与删除，是有序的，不是线程安全的，允许null元素，允许重复元素注意remove()方法，其实是删除链表第一个元素，后面详细介绍

源码分析

成员属性及构造函数

    transient int size = 0;/*** Pointer to first node.* Invariant: (first == null && last == null) ||*            (first.prev == null && first.item != null)*/transient Node<E> first;/*** Pointer to last node.* Invariant: (first == null && last == null) ||*            (last.next == null && last.item != null)*/transient Node<E> last;/*** Constructs an empty list.*/public LinkedList() {}/*** Constructs a list containing the elements of the specified* collection, in the order they are returned by the collection's* iterator.** @param  c the collection whose elements are to be placed into this list* @throws NullPointerException if the specified collection is null*/public LinkedList(Collection<? extends E> c) {this();addAll(c);}
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size为此列表中元素个数,初始化为0，first始终指向列表中第一个元素，last始终指向列表最后一个元素，这三个成员都具有transient属性，重写了序列化函数，记录这个链表属性的状态

LinkedList()此无参构造函数中没有都没有做，对比在ArrayList中的无参构造函数创建一个为默认大小为10的空列表。

LinkedList(Collection<? extends E> c)构建一个包含指定集合的所有元素的列表，元素顺序按照集合迭代器返回的顺序

存储单元

    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;}}
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常用函数及底层辅助函数

   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;}}public E set(int index, E element) {checkElementIndex(index);Node<E> x = node(index);E oldVal = x.item;x.item = element;return oldVal;}-----------辅助函数------------private void checkElementIndex(int index) {if (!isElementIndex(index))throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));}private String outOfBoundsMsg(int index) {return "Index: "+index+", Size: "+size;}private boolean isElementIndex(int index) {return index >= 0 && index < size;}
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这个很简单，通过index >= 0 && index < size判断是否在范围内，若不在抛出下标越界异常；否则值得注意，node(int index)通过与size/2大小判断索引是在链表前半段还是后半段，相比于每次都从first向last遍历，这种方式可减少遍历次数。

    public boolean add(E e) {linkLast(e);return true;}public boolean offer(E e) {return add(e);}public void addLast(E e) {linkLast(e);}public boolean offerLast(E e) {addLast(e);return true;}
----------------------------------public void push(E e) {addFirst(e);}public void addFirst(E e) {linkFirst(e);}public boolean offerFirst(E e) {addFirst(e);return true;}复制代码

由于实现了Deque接口，方法较多，但其实调用的底层代码是一样的，一般还是使用add较多。值得注意的是Deque中addLast(E e)只是在链表最后插入元素但是没有返回值的，同理addFirst(E e)也是没有返回值的。

    public void add(int index, E element) {checkPositionIndex(index);if (index == size)linkLast(element);elselinkBefore(element, node(index));}private void checkPositionIndex(int index) {if (!isPositionIndex(index))throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));}private boolean isPositionIndex(int index) {return index >= 0 && index <= size;}
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值得注意isPositionIndex()和之前isElementIndex()有小小区别，在此index <= size说明可以在最后插入元素，但是在get()中index为size是已经越界。

-----------辅助函数------------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;elsel.next = newNode;size++;modCount++;}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;elsepred.next = newNode;size++;modCount++;}
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前一个方法是在链表后面添加节点，后一个方法是在链表前面添加节点，以讲linkLast（E e）为例

1、链表中最后一个元素last用l表示

2、构造new Node<>(l, e, null)新节点，前向指针指向最后一个元素，后向指针指向null

3、last = newNode表示将新的节点插入到最后面，判断此链表是否为空，若是则链表的first指向新加入的节点；若不是就将之前为last的节点后向指针指向新插入的节点。

4、链表大小增加1，改动次数增加1

    public E remove() {return removeFirst();}public E pop() {return removeFirst();}public E removeFirst() {final Node<E> f = first;if (f == null)throw new NoSuchElementException();return unlinkFirst(f);}public E poll() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);}public E pollFirst() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);}public E removeLast() {final Node<E> l = last;if (l == null)throw new NoSuchElementException();return unlinkLast(l);}
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于实现了Deque接口，方法较多，但其实调用的底层代码是一样的，一般还是使用remove较多。第一个值得注意remove()和pop()对空链表情况会抛出NoSuchElementException，同样情况在poll()中会返回null。第二个值得注意的是remove()删除的是第一个元素，而不是最后的元素，若想删除最后的元素，应该使用removeLast()。

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 GCfirst = next;if (next == null)last = null;elsenext.prev = null;size--;modCount++;return element;}复制代码

unlinkFirst(Node<E> f)方法是在链表删除first元素，unlinkLast(Node f)方法是在链表删除last元素，原理类似，详细介绍unlinkFirst(Node<E> f)为例

1、先记录现在的first元素，和现在first的next元素记作next（将被作为first）

2、因为first.prev就是null，只用对f.next置null就相当于开头例子中松开与后面小朋友的手一样，f.item 也要置null，更好的垃圾回收

3、删除之后，next成为链表的first元素//思考是不是可以结束了？

4、判断next是否为空，若是，last值为null（ first = next，first也为null）;若不是则next.prev置null，成为真正意义上的first

5、链表大小减少1，改动次数增加1

6、返回删除的元素item

--------------------------------public E remove(int index) {checkElementIndex(index);return unlink(node(index));}public boolean remove(Object o) {if (o == null) {for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {if (x.item == null) {unlink(x);return true;}}} else {for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {if (o.equals(x.item)) {unlink(x);return true;}}}return false;}-----------辅助函数------------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;}
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remove(Object o)删除链表中的元素，从first向last遍历，直到找到第一个出现的对应元素，然后删除，返回true；若找不到则返回false。例子中假设o叫做小欧，让小欧前面小朋友先通过小欧牵住小欧后面小朋友的手（同理对后面小朋友来说也就牵住了前面小朋友的手），然后小欧就从队伍中分离了，也就删除了元素o。

    public void clear() {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++;}
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清除所有的元素，item、prev、next及first、last全部置为null，size置为0，改动次数增加1。清除节点之间的所有链接是“不必要的”，但是可帮助一代GC确保释放内存。

LinkedList遍历比较

第一个问题普通循环方法慢，而其他遍历方法更快？迭代器内部结构便知

    private class ListItr implements ListIterator<E> {private Node<E> lastReturned;private Node<E> next;private int nextIndex;private int expectedModCount = modCount;ListItr(int index) {// assert isPositionIndex(index);next = (index == size) ? null : node(index);nextIndex = index;}public boolean hasNext() {return nextIndex < size;}public E next() {checkForComodification();if (!hasNext())throw new NoSuchElementException();lastReturned = next;next = next.next;nextIndex++;return lastReturned.item;}......
}
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通过跟踪源码,我们知道后三种方式都是通过以下执行的，所以时间花费相差不大

    public ListIterator<E> listIterator() {return listIterator(0);}
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迭代器和普通循环方法对比起来少了一个list.get(i)，LinkedList中调用了一次get(i)，就从我们知道这个时间复杂度应该是O（n），再嵌套一个for循环是O（n^2）；迭代器其实每次没从first或last重新开始遍历，记录当前的位置，iterator中因为next的存在所以循环下来时间复杂度是O（n），因此差距就在这里。

第二个问题ArrayList的普通循环方法快？

上篇文章读懂ArrayList这一篇就够了有讲，ArrayList基于索引结构，元素是在堆空间连续存储的地址，查找元素不用遍历，所花费时间很少。而LinkedList中元素是在堆空间中不连续，通过prev、next指针相连的。

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