LinkedList源码分析

说明：本文基于jdk1.7源码

LinkedList 是一个双向链表，它也可以被当作栈、队列(Queue)或双端队列(Deque)进行操作。LinkedList随机访问效率低，但随机插入和删除效率高。

LinkedList是基于链表实现的，链表中节点定义如下。

Node

    private static class Node<E> {
        E item;//用来存储元素
        Node<E> next;//指向前一个节点
        Node<E> prev;//指向后一个节点
 
        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

每个节点由prev指针，next指针，item元素组成。

属性

    //元素个数
    transient int size = 0;
 
    //头节点
    transient Node<E> first;
     
    //尾节点
    transient Node<E> last;

构造器

    public LinkedList() {
    }
 
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

add方法   

LinkedList基于index的操作需要先通过node(index)定位index处的节点，然后再进行相应的操作。

以add(int index,E element)为例：

    /**
     * 在指定位置插入元素
     */
    public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);
        //如果尾部插入
        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            //先定位到index处的节点，再将element插入到该节点前
            linkBefore(element, node(index));
    }
    
    Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);
        
        // 若index<size/2，在链表前半段查找，从前往后
        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {// 若index>=size/2在链表后半段查找，从后往前
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }
 
    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
    // assert succ != null;
    final Node<E> pred = succ.prev;
    //创建新节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
 
    //链接新节点的右侧
    succ.prev = newNode;
    //链接新节点的左侧
    if (pred == null)
        first = newNode;
    else
        pred.next = newNode;
 
    size++;
    modCount++;
    }

node(int index)方法在定位index时，使用了二分查找思想，只不过只是二分了一次。通过将index与size/2比较，可得知index在链表的前半段还是后半段，然后在那半段中继续使用for循环依次查找。

定位到位置后，只需要将对应的链断开，将新节点重新链接到链表中就完成了插入。而相比ArrayList，在插入时，需要进行元素的移位操作。所以我们常说链表适合快速的插入和删除操作，正是少了移动元素的过程，因此相比效率较高。

总结

LinkedList底层使用链表实现。插入和移除操作速度快，随机访问速度慢。

1.为什么LinkedList插入和删除操作速度快？

与ArrayList相比，LinkedList插入和删除操作速度快是因为少了元素的移动过程，只需要将该断开的链断开，该连接的链链接上即可。

2.为什么LinkedList随机访问速度慢？

随机访问速度慢是因为LinkedList不像ArrayList有下标index可以直接定位元素，而是要先通过二分确定index在链表前半段还是后半段，然后再在对应的那半段中通过for循环定位。