前言
LinkedList和ArrayList一样是集合List的实现类，虽然较之ArrayList，其使用场景并不多，但同样有用到的时候，那么接下来，我们来认识一下它。
一. 定义一个LinkedList
public static void main(String[] args) { List<String> stringList = new LinkedList<>(); List<String> tempList = new ArrayList<>(); tempList.add("牛魔王"); tempList.add("蛟魔王"); tempList.add("鹏魔王"); tempList.add("狮驼王"); tempList.add("猕猴王"); tempList.add("禺贼王"); tempList.add("美猴王"); List<String> stringList2 = new LinkedList<>(tempList);}
上面代码中采用了两种方式来定义LinkedList，可以定义一个空集合，也可以传递已有的集合，将其转化为LinkedList。我们看一下源码
public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable{ 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); }}
LinkedList继承了AbstractSequentialList类，实现了List接口，AbstractSequentialList中已经实现了很多方法，如get(int index)、set(int index, E element)、add(int index, E element) 和 remove(int index)，这些方法是我们集合操作时使用最多的，不过这些方法在LinkedList中都已经被重写了，而抽象方法在LinkedList中有了具体实现。因此我们回到LinkedList类
LinkedList类中定义了三个变量
size：集合的长度
first：双向链表头部节点
last：双向链表尾部节点
针对first变量和last变量，我们看到是Node类的实体，这是一个静态内部类，关于静态内部类的讲解，我们在static五大应用场景一章已经有说明
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; }}
我们知道LinkedList是通过双向链表实现的，而双向链表就是通过Node类来体现的，类中通过item变量保存了当前节点的值，通过next变量指向下一个节点，通过prev变量指向上一个节点。
二. LinkedList常用方法
1. get(int index)
我们知道随机读取元素不是LinkedList所擅长的，读取效率比起ArrayList也低得多，那么我来看一下为什么
public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item;}/** * 返回一个指定索引的非空节点. */Node<E> node(int index) { // assert isElementIndex(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; }}
从上述代码中我们可以看到get(int index)方法是通过node(int index)来实现的，它的实现机制是：
比较传入的索引参数index与集合长度size/2，如果是index小，那么从第一个顺序循环，直到找到为止；如果index大，那么从最后一个倒序循环，直到找到为止。也就是说越靠近中间的元素，调用get(int index方法遍历的次数越多，效率也就越低，而且随着集合的越来越大，get(int index)执行性能也会指数级降低。因此在使用LinkedList的时候，我们不建议使用这种方式读取数据，可以使用getFirst()，getLast()方法，将直接用到类中的first和last变量。
2. add(E e) 和 add(int index, E element)
大家都在说LinkedList插入、删除操作效率比较高，以stringList.add(“猪八戒”)为例来看到底发生了什么？
在LinkedList中我们找到add(E e)方法的源码
public boolean add(E e) { linkLast(e); return true;}/** * 设置元素e为最后一个元素*/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; else l.next = newNode; size++; modCount++;}
很好理解：
情况1：假如stringList为空，那么添加进来的node就是first，也是last，这个node的prev和next都为null;
情况2：假如stringList不为空，那么添加进来的node就是last，node的prev指向以前的最后一个元素，node的next为null；同时以前的最后一个元素的next.
而如果通过stringList.add(1, “猪八戒”)这种方式将元素添加到集合中呢？
//在指定位置添加一个元素public void add(int index, E element) { checkPositionIndex(index); if (index == size) linkLast(element); else linkBefore(element, node(index));}/** * 在一个非空节点前插入一个元素 */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; else pred.next = newNode; size++; modCount++;}
其实从代码中看到和add(E e)的代码实现没有本质区别，都是通过新建一个Node实体，同时指定其prev和next来实现，不同点在于需要调用node(int index)通过传入的index来定位到要插入的位置，这个也是比较耗时的，参考上面的get(int index)方法。
其实看到这里，大家也都明白了。
LinkedList插入效率高是相对的，因为它省去了ArrayList插入数据可能的数组扩容和数据元素移动时所造成的开销，但数据扩容和数据元素移动却并不是时时刻刻都在发生的。
3. remove(Object o) 和 remove(int index)
这里removeFirst()和removeLast()就不多说了，会用到类中定义的first和last变量，非常简单，我们看一下remove(Object o) 和 remove(int index)源码
//删除某个对象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;}//删除某个位置的元素public E remove(int index) { checkElementIndex(index); return unlink(node(index));}//删除某节点，并将该节点的上一个节点（如果有）和下一个节点（如果有）关联起来E unlink(Node<E> x) { 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;}
其实实现都非常简单，先找到要删除的节点，remove(Object o)方法遍历整个集合，通过 == 或 equals方法进行判断；remove(int index)通过node(index)方法。
4. LinkedList遍历
我们主要列举一下三种常用的遍历方式，
普通for循环，增强for循环，Iterator迭代器
public static void main(String[] args) { LinkedList<Integer> list = getLinkedList(); //通过快速随机访问遍历LinkedList listByNormalFor(list); //通过增强for循环遍历LinkedList listByStrengThenFor(list); //通过快迭代器遍历LinkedList listByIterator(list);}/** * 构建一个LinkedList集合,包含元素50000个 * @return */private static LinkedList<Integer> getLinkedList() { LinkedList list = new LinkedList(); for (int i = 0; i < 50000; i++){ list.add(i); } return list;}/** * 通过快速随机访问遍历LinkedList */private static void listByNormalFor(LinkedList<Integer> list) { // 记录开始时间 long start = System.currentTimeMillis(); int size = list.size(); for (int i = 0; i < size; i++) { list.get(i); } // 记录用时 long interval = System.currentTimeMillis() - start; System.out.println("listByNormalFor：" + interval + " ms");}/** * 通过增强for循环遍历LinkedList * @param list */public static void listByStrengThenFor(LinkedList<Integer> list){ // 记录开始时间 long start = System.currentTimeMillis(); for (Integer i : list) { } // 记录用时 long interval = System.currentTimeMillis() - start; System.out.println("listByStrengThenFor：" + interval + " ms");}/** * 通过快迭代器遍历LinkedList */private static void listByIterator(LinkedList<Integer> list) { // 记录开始时间 long start = System.currentTimeMillis(); for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext();) { iter.next(); } // 记录用时 long interval = System.currentTimeMillis() - start; System.out.println("listByIterator：" + interval + " ms");}
执行结果如下：
listByNormalFor：1067 mslistByStrengThenFor：3 mslistByIterator：2 ms
通过普通for循环随机访问的方式执行时间远远大于迭代器访问方式，这个我们可以理解，在前面的get(int index)方法中已经有过说明，那么为什么增强for循环能做到迭代器遍历差不多的效率？
通过反编译工具后得到如下代码
public static void listByStrengThenFor(LinkedList<Integer> list) { long start = System.currentTimeMillis(); Integer localInteger; for (Iterator localIterator = list.iterator(); localIterator.hasNext(); localInteger = (Integer)localIterator.next()) {} long interval = System.currentTimeMillis() - start; System.out.println("listByStrengThenFor：" + interval + " ms");}
很明显了，增强for循环遍历时也调用了迭代器Iterator，不过多了一个赋值的过程。
还有类似于pollFirst()，pollLast()取值后删除的方法也能达到部分的遍历效果。
三. 总结
本文基于java8从定义一个LinkList入手，逐步展开，从源码角度分析LinkedList双向链表的结构是如何构建的，同时针对其常用方法进行分析，包括get，add，remove以及常用的遍历方法，并简单的说明了它的插入、删除操作为何相对高效，而取值操作性能相对较低，若有不对之处，请批评指正，望共同进步，谢谢！
好了，以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，谢谢大家对我们的支持。
本文标题: Java中集合LinkedList的原理与使用方法
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