Java集合：LinkedList详解

概述本文就LinkedList的几个主要方法展开介绍，并结合几个图片来介绍几个重要操作。

基础属性代码语言：javascript复制transient int size = 0; // 节点数量

/**

* Pointer to first node.

* Invariant: (first == null && last == null) ||

* (first.prev == null && first.item != null)

*/

transient Node first; // 第一个节点（头结点）

/**

* Pointer to last node.

* Invariant: (first == null && last == null) ||

* (last.next == null && last.item != null)

*/

transient Node last; // 最后一个节点（尾节点）

//...

private static class Node { // Node的数据结构

E item; // 存放的对象

Node next; // 下一个节点

Node prev; // 上一个节点

Node(Node prev, E element, Node next) {

this.item = element;

this.next = next;

this.prev = prev;

}

}基本数据结构图如下：

add方法代码语言：javascript复制public boolean add(E e) {

linkLast(e); // 调用linkLast方法, 将节点添加到尾部

return true;

}

public void add(int index, E element) { // 在index位置插入节点，节点值为element

checkPositionIndex(index);

if (index == size) // 如果索引为size，即将element插入链表尾部

linkLast(element);

else // 否则，将element插入原index位置节点的前面，即：将element插入index位置，将原index位置节点移到index+1的位置

linkBefore(element, node(index)); // 将element插入index位置

}add(E e)：调用linkLast方法将元素添加到尾部（linkLast方法详解见下文）

add(int index, E element)：

检查index是否越界比较index与size，如果index==size，则代表插入位置为链表尾部，调用linkLast方法（linkLast方法详解见下文），否则调用linkBefore方法（LinkBefore方法详解见下文）get方法代码语言：javascript复制public E get(int index) {

checkElementIndex(index); // 校验index是否越界

return node(index).item; // 根据index， 调用node方法寻找目标节点，返回目标节点的item

}校验index是否越界调用node方法寻找目标节点，并返回目标节点的item（node方法详解见下文）set方法代码语言：javascript复制public E set(int index, E element) { // 替换index位置节点的值为element

checkElementIndex(index); // 检查index是否越界

Node x = node(index); // 根据index， 调用node方法寻找到目标节点

E oldVal = x.item; // 节点的原值

x.item = element; // 将节点的item属性设为element

return oldVal; //返回节点原值

}检查index是否越界调用node方法寻找目标节点（node方法详解见下文）将目标节点的item属性设为elementremove方法代码语言：javascript复制public boolean remove(Object o) {

if (o == null) { // 如果o为空, 则遍历链表寻找item属性为空的节点, 并调用unlink方法将该节点移除

for (Node x = first; x != null; x = x.next) {

if (x.item == null) {

unlink(x);

return true;

}

}

} else { // 如果o不为空, 则遍历链表寻找item属性跟o相同的节点, 并调用unlink方法将该节点移除

for (Node x = first; x != null; x = x.next) {

if (o.equals(x.item)) {

unlink(x);

return true;

}

}

}

return false;

}

public E remove(int index) { // 移除index位置的节点

checkElementIndex(index); // 检查index是否越界

return unlink(node(index)); // 移除index位置的节点

} remove(Object o)：

判断o是否为null，如果o为null，则遍历链表寻找item属性为空的节点，并调用unlink方法将该节点移除（unlink方法详解见下文）如果o不为null, 则遍历链表寻找item属性跟o相同的节点，并调用unlink方法将该节点移除（unlink方法详解见下文） remove(int index)：

检查index是否越界调用unlink方法，移除index位置的节点（unlink方法详解见下文）clear方法代码语言：javascript复制public void clear() { // 清除链表的所有节点

// 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 x = first; x != null; ) { // 从头结点开始遍历将所有节点的属性清空

Node next = x.next;

x.item = null;

x.next = null;

x.prev = null;

x = next;

}

first = last = null; // 将头结点和尾节点设为null

size = 0;

modCount++;

}从first节点开始，遍历将所有节点的属性清空将first节点和last节点设为nulllinkLast方法代码语言：javascript复制void linkLast(E e) { // 将e放到链表的最后一个节点

final Node l = last; // 拿到当前的尾节点l节点

final Node newNode = new Node<>(l, e, null); // 使用e创建一个新的节点newNode, prev属性为l节点, next属性为null

last = newNode; // 将当前尾节点设置为上面新创建的节点newNode

if (l == null) // 如果l节点为空则代表当前链表为空, 将newNode设置为头结点

first = newNode;

else // 否则将l节点的next属性设置为newNode

l.next = newNode;

size++;

modCount++;

}拿到当前的尾节点l节点使用e创建一个新的节点newNode，prev属性为l节点，next属性为null将当前尾节点设置为上面新创建的节点newNode如果l节点为空则代表当前链表为空, 将newNode设置为头结点，否则将l节点的next属性设置为newNode过程如图所示

linkBefore方法代码语言：javascript复制void linkBefore(E e, Node succ) { // 将e插入succ节点前面

// assert succ != null;

final Node pred = succ.prev; // 拿到succ节点的prev节点

final Node newNode = new Node<>(pred, e, succ); // 使用e创建一个新的节点newNode，其中prev属性为pred节点，next属性为succ节点

succ.prev = newNode; // 将succ节点的prev属性设置为newNode

if (pred == null) // 如果pred节点为null，则代表succ节点为头结点，要把e插入succ前面，因此将first设置为newNode

first = newNode;

else // 否则将pred节点的next属性设为newNode

pred.next = newNode;

size++;

modCount++;

}拿到succ节点的prev节点使用e创建一个新的节点newNode，其中prev属性为pred节点，next属性为succ节点将succ节点的prev属性设置为newNode如果pred节点为null，则代表succ节点为头结点，要把e插入succ前面，因此将first设置为newNode，否则将pred节点的next属性设为newNode过程如图所示

unlink方法代码语言：javascript复制E unlink(Node x) { // 移除链表上的x节点

// assert x != null;

final E element = x.item; // x节点的值

final Node next = x.next; // x节点的下一个节点

final Node prev = x.prev; // x节点的上一个节点

if (prev == null) { // 如果prev为空，则代表x节点为头结点，则将first指向next即可

first = next;

} else { // 否则，x节点不为头结点，

prev.next = next; // 将prev节点的next属性指向x节点的next属性

x.prev = null; // 将x的prev属性清空

}

if (next == null) { // 如果next为空，则代表x节点为尾节点，则将last指向prev即可

last = prev;

} else { // 否则，x节点不为尾节点

next.prev = prev; // 将next节点的prev属性指向x节点的prev属性

x.next = null; // 将x的next属性清空

}

x.item = null; // 将x的值清空，以便垃圾收集器回收x对象

size--;

modCount++;

return element;

}定义element为x节点的值，next为x节点的下一个节点，prev为x节点的上一个节点如果prev为空，则代表x节点为头结点，则将first指向next即可；否则，x节点不为头结点，将prev节点的next属性指向x节点的next属性，并将x的prev属性清空如果next为空，则代表x节点为尾节点，则将last指向prev即可；否则，x节点不为尾节点，将next节点的prev属性指向x节点的prev属性，并将x的next属性清空将x的item属性清空，以便垃圾收集器回收x对象过程如图所示

ArrayList和LinkedList比较ArrayList详解可以看我的另一篇文章：Java集合：ArrayList详解

ArrayList底层基于动态数组实现，LinkedList底层基于链表实现对于随机访问（get/set方法），ArrayList通过index直接定位到数组对应位置的节点，而LinkedList需要从头结点或尾节点开始遍历，直到寻找到目标节点，因此在效率上ArrayList优于LinkedList对于插入和删除（add/remove方法），ArrayList需要移动目标节点后面的节点（使用System.arraycopy方法移动节点），而LinkedList只需修改目标节点前后节点的next或prev属性即可，因此在效率上LinkedList优于ArrayList。参考LinkedList源码（JDK 1.8）

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