LinkedList 源码分析

LinkedList 简介

我们在项目中一般是不会使用到 LinkedList 的，需要用到 LinkedList 的场景几乎都可以使用 ArrayList 来代替，并且，性能通常会更好！就连 LinkedList 的作者约书亚 · 布洛克（Josh Bloch）自己都说从来不会使用 LinkedList 。

LinkedList 插入和删除元素的时间复杂度？

头部插入/删除：只需要修改头结点的指针即可完成插入/删除操作，因此时间复杂度为 O(1)。
尾部插入/删除：只需要修改尾结点的指针即可完成插入/删除操作，因此时间复杂度为 O(1)。
指定位置插入/删除：需要先移动到指定位置，再修改指定节点的指针完成插入/删除，不过由于有头尾指针，可以从较近的指针出发，因此需要遍历平均 n/4 个元素，时间复杂度为 O(n)。

LinkedList 为什么不能实现 RandomAccess 接口

RandomAccess 是一个标记接口，用来表明实现该接口的类支持随机访问（即可以通过索引快速访问元素）。由于 LinkedList 底层数据结构是链表，内存地址不连续，只能通过指针来定位，不支持随机快速访问，所以不能实现 RandomAccess 接口

LinkedList 源码分析

LinkedList 的类定义如下：

复制代码

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
  //...
}

LinkedList 继承了 AbstractSequentialList ，而 AbstractSequentialList 又继承于 AbstractList

阅读过 ArrayList 的源码我们就知道，ArrayList 同样继承了 AbstractList ，所以 LinkedList 会有大部分方法和 ArrayList 相似。

插入元素

LinkedList 除了实现了 List 接口相关方法，还实现了 Deque 接口的很多方法，所以我们有很多种方式插入元素。

我们这里以 List 接口中相关的插入方法为例进行源码讲解，对应的是add() 方法。

add() 方法有两个版本：

add(E e)：用于在 LinkedList 的尾部插入元素，即将新元素作为链表的最后一个元素，时间复杂度为 O(1)。
add(int index, E element):用于在指定位置插入元素。这种插入方式需要先移动到指定位置，再修改指定节点的指针完成插入/删除，因此需要移动平均 n/2 个元素，时间复杂度为 O(n)。

// 在链表尾部插入元素
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}

// 在链表指定位置插入元素
public void add(int index, E element) {
// 下标越界检查
checkPositionIndex(index);
复制代码
```
  // 判断 index 是不是链表尾部位置
  if (index == size)
      // 如果是就直接调用 linkLast 方法将元素节点插入链表尾部即可
      linkLast(element);
  else
      // 如果不是则调用 linkBefore 方法将其插入指定元素之前
      linkBefore(element, node(index));
```
}
// 将元素节点插入到链表尾部
void linkLast(E e) {
// 将最后一个元素赋值（引用传递）给节点 l
final Node l = last;
// 创建节点，并指定节点前驱为链表尾节点 last，后继引用为空
final Node newNode = new Node<>(l, e, null);
// 将 last 引用指向新节点
last = newNode;
// 判断尾节点是否为空
// 如果 l 是null 意味着这是第一次添加元素
if (l == null)
// 如果是第一次添加，将first赋值为新节点，此时链表只有一个元素
first = newNode;
else
// 如果不是第一次添加，将新节点赋值给l（添加前的最后一个元素）的next
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
// 在指定元素之前插入元素
void linkBefore(E e, Node succ) {
// assert succ != null;断言 succ不为 null
// 定义一个节点元素保存 succ 的 prev 引用，也就是它的前一节点信息
final Node pred = succ.prev;
// 初始化节点，并指明前驱和后继节点
final Node newNode = new Node<>(pred, e, succ);
// 将 succ 节点前驱引用 prev 指向新节点
succ.prev = newNode;
// 判断前驱节点是否为空，为空表示 succ 是第一个节点
if (pred == null)
// 新节点成为第一个节点
first = newNode;
else
// succ 节点前驱的后继引用指向新节点
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
}

获取元素

LinkedList获取元素相关的方法一共有 3 个：

getFirst()：获取链表的第一个元素。
getLast()：获取链表的最后一个元素。
get(int index)：获取链表指定位置的元素。

// 获取链表的第一个元素
public E getFirst() {
final Node f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}

// 获取链表的最后一个元素
public E getLast() {
final Node l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}

// 获取链表指定位置的元素
public E get(int index) {
// 下标越界检查，如果越界就抛异常
checkElementIndex(index);
// 返回链表中对应下标的元素
return node(index).item;
}

这里的核心在于 node(int index) 这个方法：

复制代码

// 返回指定下标的非空节点
Node<E> node(int index) {
    // 断言下标未越界
    // assert isElementIndex(index);
    // 如果index小于size的二分之一  从前开始查找（向后查找）  反之向前查找
    if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> x = first;
        // 遍历，循环向后查找，直至 i == index
        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;
    }
}