• LinkedList是一个实现了List接口和Deque接口的双端链表
• 有关索引的操作可能从链表头开始遍历到链表尾部，也可能从尾部遍历到链表头部，这取决于看索引更靠近哪一端。
• LinkedList不是线程安全的，如果想使LinkedList变成线程安全的，可以使用如下方式：

List list=Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

iterator()和listIterator()返回的迭代器都遵循fail-fast机制。

从上图可以看出LinkedList与ArrayList的不同之处

• ArrayList直接继承自AbstractList
• LinkedList继承自AbstractSequentialList，然后再继承自AbstractList。另外还实现了Dequeu接口，双端队列。

内部结构

LinkedList内部是一个双端链表的结构

从上图可以看出，LinkedList内部是一个双端链表结构，有两个变量，first指向链表头部，last指向链表尾部。

size表示当前链表中的数据个数

下面是Node节点的定义，LinkedList的静态内部类

从Node的定义可以看出链表是一个双端链表的结构。

构造方法

LinkedList有两个构造方法，一个用于构造一个空的链表，一个用已有的集合创建链表

添加

因为LinkedList即实现了List接口，又实现了Deque，所以LinkedList既可以添加将元素添加到尾部，也可以将元素添加到指定索引位置，还可以添加添加整个集合；另外既可以在头部添加，又可以在尾部添加。

分别从List接口和Deque接口介绍。

List接口的添加

add(E e)

add(E e)用于将元素添加到链表尾部，实现如下:

public boolean add(E e) {linkLast(e);return true;}void linkLast(E e) {final Node<E> l = last;//指向链表尾部final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);//以尾部为前驱节点创建一个新节点last = newNode;//将链表尾部指向新节点if (l == null)//如果链表为空，那么该节点既是头节点也是尾节点first = newNode;else//链表不为空，那么将该结点作为原链表尾部的后继节点l.next = newNode;size++;//增加尺寸modCount++;
}

从上面代码可以看到，就是一个链表尾部添加一个双端节点的操作，但是需要注意对链表为空时头节点的处理。

add(int index,E e)

add(int index,E e)用于在指定位置添加元素

1. 检查index的范围，否则抛出异常
2. 如果插入位置是链表尾部，那么调用linkLast方
3. 如果插入位置是链表中间，那么调用linkBefore

看一下linkBefore的实现
在看linkBefore之前，先看一下node(int index)方法，该方法返回指定位置的节点

node(int index)将根据index是靠近头部还是尾部选择不同的遍历方向
一旦得到了指定索引位置的节点，再看linkBefore()

linkBefore()方法在第二个参数节点前插入一个新节点

linkBefore主要分三步
1. 创建newNode节点，将newNode的后继指针指向succ，前驱指针指向pred
2. 将succ的前驱指针指向newNode
3. 根据pred是否为null，进行不同操作。

• 如果pred为null，说明该节点插入在头节点之前，要重置first头节点
• 如果pred不为null，那么直接将pred的后继指针指向newNode即可

addAll

addAll有两个重载方法

• 一个参数的方法表示将集合元素添加到链表尾部
• 两个参数的方法指定了开始插入的位置

//将集合插入到链表尾部，即开始索引位置为size
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {return addAll(size, c);}//将集合从指定位置开始插入
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {//Step 1:检查index范围checkPositionIndex(index);//Step 2:得到集合的数据Object[] a = c.toArray();int numNew = a.length;if (numNew == 0)return false;//Step 3：得到插入位置的前驱节点和后继节点Node<E> pred, succ;//如果插入位置为尾部，前驱节点为last，后继节点为nullif (index == size) {succ = null;pred = last;}//否则，调用node()方法得到后继节点，再得到前驱节点else {succ = node(index);pred = succ.prev;}//Step 4：遍历数据将数据插入for (Object o : a) {@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;//创建新节点Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);//如果插入位置在链表头部if (pred == null)first = newNode;elsepred.next = newNode;pred = newNode;}//如果插入位置在尾部，重置last节点if (succ == null) {last = pred;}//否则，将插入的链表与先前链表连接起来else {pred.next = succ;succ.prev = pred;}size += numNew;modCount++;return true;}

1. 检查index索引范围
2. 得到集合数据
3. 得到插入位置的前驱和后继节点
4. 遍历数据，将数据插入到指定位置

Deque接口的添加

addFirst(E e)

将元素添加到链表头部

 public void addFirst(E e) {linkFirst(e);}private void linkFirst(E e) {final Node<E> f = first;final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);//新建节点，以头节点为后继节点first = newNode;//如果链表为空，last节点也指向该节点if (f == null)last = newNode;//否则，将头节点的前驱指针指向新节点elsef.prev = newNode;size++;modCount++;}

在头节点插入一个节点使新节点成为新节点，但是和linkLast一样需要注意当链表为空时，对last节点的设置

addLast(E e)

将元素添加到链表尾部，与add()方法一样

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

offer(E e)

将数据添加到链表尾部，其内部调用了add(E e)方法

  public boolean offer(E e) {return add(e);
}

offerFirst(E e)方法

将数据插入链表头部，与addFirst的区别在于

• 该方法可以返回特定的返回值
• addFirst的返回值为void。

  public boolean offerFirst(E e) {addFirst(e);return true;
}

offerLast(E e)方法

offerLast()与addLast()的区别和offerFirst()和addFirst()的区别一样

添加操作总结

LinkedList由于实现了List和Deque接口，所以有多种添加方法，总结一下

• 将数据插入到链表尾部
  • boolean add(E e):
  • void addLast(E e)
  • boolean offerLast(E e)
• 将数据插入到链表头部
  • void addFirst(E e)
  • boolean offerFirst(E e)
• 将数据插入到指定索引位置
  • boolean add(int index,E e)

2检索

2.1 根据位置取数据

2.1.1 get(int index)

获取任意位置的,get(int index)方法根据指定索引返回数据，如果索引越界，那么会抛出异常

/*** Returns the element at the specified position in this list.** @param index index of the element to return* @return the element at the specified position in this list* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}*/public E get(int index) {checkElementIndex(index);return node(index).item;}

1.检查index边界，index>=0&&index
2.返回指定索引位置的元素

2.1.2 获得位置为0的头节点数据

LinkedList中有多种方法可以获得头节点的数据,区别在于对链表为空时的处理，是抛异常还是返回null
主要方法有getFirst()、element()、peek()、peekFirst()
其中getFirst()和element()方法将会在链表为空时，抛出异常

   /*** Returns the first element in this list.** @return the first element in this list* @throws NoSuchElementException if this list is empty*/public E getFirst() {final Node<E> f = first;if (f == null)throw new NoSuchElementException();return f.item;}

   /*** Retrieves, but does not remove, the head (first element) of this list.** @return the head of this list* @throws NoSuchElementException if this list is empty* @since 1.5*/public E element() {return getFirst();}

从代码可以看到，element()方法的内部就是使用getFirst()实现的。它们会在链表为空时，抛NoSuchElementException
下面再看peek()和peekFirst()

   /*** Retrieves, but does not remove, the head (first element) of this list.** @return the head of this list, or {@code null} if this list is empty* @since 1.5*/public E peek() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : f.item;}

   /*** Retrieves, but does not remove, the first element of this list,* or returns {@code null} if this list is empty.** @return the first element of this list, or {@code null}*         if this list is empty* @since 1.6*/public E peekFirst() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : f.item;}

当链表为空时，peek()和peekFirst()方法返回null

2.1.3 获得位置为size-1的尾节点数据

获得尾节点数据的方法有

• getLast()

   /*** Returns the last element in this list.** @return the last element in this list* @throws NoSuchElementException if this list is empty*/public E getLast() {final Node<E> l = last;if (l == null)throw new NoSuchElementException();return l.item;}

getLast()在链表为空时，会抛NoSuchElementException，

• peekLast()
  只是会返回null
  peekLast()

   /*** Retrieves, but does not remove, the last element of this list,* or returns {@code null} if this list is empty.** @return the last element of this list, or {@code null}*         if this list is empty* @since 1.6*/public E peekLast() {final Node<E> l = last;return (l == null) ? null : l.item;}

2.2 根据对象得到索引

• 第一个匹配的索引
  从前往后遍历
• 最后一个匹配的索引
  从后往前遍历

2.2.1 indexOf()

/*** 返回第一个匹配的索引* in this list, or -1 if this list does not contain the element.* More formally, returns the lowest index {@code i} such that* <tt>(o==null&nbsp;?&nbsp;get(i)==null&nbsp;:&nbsp;o.equals(get(i)))</tt>,* or -1 if there is no such index.** @param o element to search for* @return the index of the first occurrence of the specified element in*         this list, or -1 if this list does not contain the element*/public int indexOf(Object o) {int index = 0;if (o == null) {//从头往后遍历for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {if (x.item == null)return index;index++;}} else {//从头往后遍历for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {if (o.equals(x.item))return index;index++;}}return -1;}

可以看到，LinkedList可包含null，遍历方式都是从前往后，一旦匹配了，就返回索引

2.2.2 lastIndexOf()

返回最后一个匹配的索引，实现为从后往前遍历

   /*** Returns the index of the last occurrence of the specified element* in this list, or -1 if this list does not contain the element.* More formally, returns the highest index {@code i} such that* <tt>(o==null&nbsp;?&nbsp;get(i)==null&nbsp;:&nbsp;o.equals(get(i)))</tt>,* or -1 if there is no such index.** @param o element to search for* @return the index of the last occurrence of the specified element in*         this list, or -1 if this list does not contain the element*/public int lastIndexOf(Object o) {int index = size;if (o == null) {for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {index--;if (x.item == null)return index;}} else {for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {index--;if (o.equals(x.item))return index;}}return -1;}

2.3 检查是否包含某对象

contains(Object o)
检查对象o是否存在于链表中

  /*** Returns {@code true} if this list contains the specified element.* More formally, returns {@code true} if and only if this list contains* at least one element {@code e} such that* <tt>(o==null&nbsp;?&nbsp;e==null&nbsp;:&nbsp;o.equals(e))</tt>.** @param o element whose presence in this list is to be tested* @return {@code true} if this list contains the specified element*/public boolean contains(Object o) {return indexOf(o) != -1;}

从代码可以看到contains()方法调用了indexOf()方法，只要返回结果不是-1，那就说明该对象存在于链表中

2.4 检索操作总结

检索操作分为按照位置得到对象以及按照对象得到位置两种方式，其中按照对象得到位置的方法有indexOf()和lastIndexOf()；按照位置得到对象有如下方法：

• 根据任意位置得到数据的get(int index)方法，当index越界会抛出异常
• 获得头节点数据
• getFirst()和element()方法在链表为空时会抛出NoSuchElementException
• peek()和peekFirst()方法在链表为空时会返回null
• 获得尾节点数据
• getLast()在链表为空时会抛出NoSuchElementException
• peekLast()在链表为空时会返回null

3删除

• 按照位置删除
  • 返回是否删除成功的标志
  • 返回被删除的元素
• 按照对象删除

3.1 删除指定对象

remove(Object o)
一次只删除一个匹配的对象，如果删除了匹配对象，返回true，否则false

   /*** Removes the first occurrence of the specified element from this list,* if it is present.  If this list does not contain the element, it is* unchanged.  More formally, removes the element with the lowest index* {@code i} such that* <tt>(o==null&nbsp;?&nbsp;get(i)==null&nbsp;:&nbsp;o.equals(get(i)))</tt>* (if such an element exists).  Returns {@code true} if this list* contained the specified element (or equivalently, if this list* changed as a result of the call).** @param o element to be removed from this list, if present* @return {@code true} if this list contained the specified element*/public boolean remove(Object o) {if (o == null) {for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {//一旦匹配，调用unlink()方法和返回trueif (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;}

由于LinkedList可以存储null，所以对删除对象以是否为null做区分
然后从链表头开始遍历，一旦匹配，就会调用unlink()方法将该节点从链表中移除

下面是unlink()

   /*** Unlinks non-null node x.*/E unlink(Node<E> x) {// assert x != null;final E element = x.item;final Node<E> next = x.next;//得到后继节点final Node<E> prev = x.prev;//得到前驱节点//删除前驱指针if (prev == null) {first = next;如果删除的节点是头节点,令头节点指向该节点的后继节点} else {prev.next = next;//将前驱节点的后继节点指向后继节点x.prev = null;}//删除后继指针if (next == null) {last = prev;//如果删除的节点是尾节点,令尾节点指向该节点的前驱节点} else {next.prev = prev;x.next = null;}x.item = null;size--;modCount++;return element;}

第一步：得到待删除节点的前驱节点和后继节点

第二步：删除前驱节点

第三步：删除后继节点
经过三步，待删除的结点就从链表中脱离了。需要注意的是删除位置是头节点或尾节点时候的处理，上面的示意图没有特别指出。

3.2 按照位置删除对象

3.2.1 删除任意位置的对象

• boolean remove(int index)
  删除任意位置的元素，删除成功将返回true，否则false

  /*** Removes the element at the specified position in this list.  Shifts any* subsequent elements to the left (subtracts one from their indices).* Returns the element that was removed from the list.** @param index the index of the element to be removed* @return the element previously at the specified position* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}*/public E remove(int index) {checkElementIndex(index);return unlink(node(index));}

1. 检查index范围，属于[0,size）
2. 将索引出节点删除

3.2.2 删除头节点的对象

• remove()、removeFirst()、pop()
  在链表为空时将抛出NoSuchElementException

  /*** Retrieves and removes the head (first element) of this list.** @return the head of this list* @throws NoSuchElementException if this list is empty* @since 1.5*/public E remove() {return removeFirst();}/*** Pops an element from the stack represented by this list.  In other* words, removes and returns the first element of this list.** <p>This method is equivalent to {@link #removeFirst()}.** @return the element at the front of this list (which is the top*         of the stack represented by this list)* @throws NoSuchElementException if this list is empty* @since 1.6*/public E pop() {return removeFirst();}/*** Removes and returns the first element from this list.** @return the first element from this list* @throws NoSuchElementException if this list is empty*/public E removeFirst() {final Node<E> f = first;if (f == null)throw new NoSuchElementException();return unlinkFirst(f);}

remove()和pop()内部调用了removeFirst()
而removeFirst()在链表为空时将抛出NoSuchElementException

• poll()和,pollFirst()
  在链表为空时将返回null

  /*** Retrieves and removes the head (first element) of this list.** @return the head of this list, or {@code null} if this list is empty* @since 1.5*/public E poll() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);}/*** Retrieves and removes the first element of this list,* or returns {@code null} if this list is empty.** @return the first element of this list, or {@code null} if*     this list is empty* @since 1.6*/public E pollFirst() {final Node<E> f = first;return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);}

poll()和pollFirst()的实现代码是相同的，在链表为空时将返回null

3.2.3 删除尾节点的对象

• removeLast()

  /*** Removes and returns the last element from this list.** @return the last element from this list* @throws NoSuchElementException if this list is empty*/public E removeLast() {final Node<E> l = last;if (l == null)throw new NoSuchElementException();return unlinkLast(l);}

可以看到removeLast()在链表为空时将抛出NoSuchElementException

• pollLast()

  /*** Retrieves and removes the last element of this list,* or returns {@code null} if this list is empty.** @return the last element of this list, or {@code null} if*     this list is empty* @since 1.6*/public E pollLast() {final Node<E> l = last;return (l == null) ? null : unlinkLast(l);}

可以看到pollLast()在链表为空时会返回null，而不是抛出异常

3.3 删除操作总结

删除操作由很多种方法

按照指定对象删除

boolean remove(Object o)，一次只会删除一个匹配的对象

按照指定位置删除

• 删除任意位置的对象
  E remove(int index),当index越界时会抛出异常
• 删除头节点位置的对象
  • 在链表为空时抛出异常
    E remove()、E removeFirst()、E pop()
  • 在链表为空时返回null
    E poll()、E pollFirst()
• 删除尾节点位置的对象
  • 在链表为空时抛出异常
    E removeLast()
  • 在链表为空时返回null
    E pollLast()

4迭代器

LinkedList的iterator()内部调用了其listIterator()方法，所以可只分析listIterator()方法listIterator()提供了两个重载方法。

iterator()方法和listIterator()方法的关系如下

 public Iterator<E> iterator() {return listIterator();}public ListIterator<E> listIterator() {return listIterator(0);}public ListIterator<E> listIterator(int index) {checkPositionIndex(index);return new ListItr(index);}

从上面可以看到三者的关系是iterator()——>listIterator(0)——>listIterator(int index)
最终都会调用listIterator(int index)，其中参数表示迭代器开始的位置
ListIterator是一个可以指定任意位置开始迭代，并且有两个遍历方法

下面直接看ListItr

private class ListItr implements ListIterator<E> {private Node<E> lastReturned;private Node<E> next;private int nextIndex;private int expectedModCount = modCount;//保存当前modCount，确保fail-fast机制ListItr(int index) {// assert isPositionIndex(index);next = (index == size) ? null : node(index);//得到当前索引指向的next节点nextIndex = index;}public boolean hasNext() {return nextIndex < size;}//获取下一个节点public E next() {checkForComodification();if (!hasNext())throw new NoSuchElementException();lastReturned = next;next = next.next;nextIndex++;return lastReturned.item;}public boolean hasPrevious() {return nextIndex > 0;}//获取前一个节点，将next节点向前移public E previous() {checkForComodification();if (!hasPrevious())throw new NoSuchElementException();lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev;nextIndex--;return lastReturned.item;}public int nextIndex() {return nextIndex;}public int previousIndex() {return nextIndex - 1;}public void remove() {checkForComodification();if (lastReturned == null)throw new IllegalStateException();Node<E> lastNext = lastReturned.next;unlink(lastReturned);if (next == lastReturned)next = lastNext;elsenextIndex--;lastReturned = null;expectedModCount++;}public void set(E e) {if (lastReturned == null)throw new IllegalStateException();checkForComodification();lastReturned.item = e;}public void add(E e) {checkForComodification();lastReturned = null;if (next == null)linkLast(e);elselinkBefore(e, next);nextIndex++;expectedModCount++;}public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {Objects.requireNonNull(action);while (modCount == expectedModCount && nextIndex < size) {action.accept(next.item);lastReturned = next;next = next.next;nextIndex++;}checkForComodification();}final void checkForComodification() {if (modCount != expectedModCount)throw new ConcurrentModificationException();}}

构造器中，得到了当前位置的节点，就是变量next
next()返回当前节点的值并将next指向其后继节点
previous()返回当前节点的前一个节点的值并将next节点指向其前驱节点
由于Node是一个双端节点，所以这儿用了一个节点就可以实现从前向后迭代和从后向前迭代
另外在ListIterator初始时，exceptedModCount保存了当前的modCount，如果在迭代期间，有操作改变了链表的底层结构，那么再操作迭代器的方法时将会抛出ConcurrentModificationException。

5 例子

由于LinkedList是一个实现了Deque的双端队列，所以LinkedList既可以当做Queue，又可以当做Stack，下面的例子将LinkedList成Stack

public class LinkedStack<E> {private LinkedList<E> linkedList;public LinkedStack() {linkedList = new LinkedList<E>();}//压入数据public void push(E e) {linkedList.push(e);}//弹出数据，在Stack为空时将抛出异常public E pop() {return linkedList.pop();}//检索栈顶数据，但是不删除public E peek() {return linkedList.peek();}}

在将LinkedList当做Stack时，使用pop()、push()、peek()方法需要注意的是LinkedList内部是将链表头部当做栈顶，链表尾部当做栈底，也就意味着所有的压入、摊入操作都在链表头部进行

6总结

LinkedList是基于双端链表的List，其内部的实现源于对链表的操作

• 适用于频繁增加、删除的情况
• 该类不是线程安全的
• 由于LinkedList实现了Queue接口，所以LinkedList不止有队列的接口，还有栈的接口，可以使用LinkedList作为队列和栈的实现