基于JDK1.8的LinkedList剖析

之前写了一篇ArrayList，那么今天就写一篇他的姊妹篇，LinkedList。

众所周知，ArrayList底层数据是数组，可以在O(1)的时间内get到数据，但删除和插入就要O(n)时间复杂度。

所以出现了链表，链表可以在O(1)的时间内插入，并且不会浪费内存，用多少就链接多少即可。

我们从以下几个方面介绍LinkedList

• Node节点
• add方法
• remove方法
• get方法

(一)Node节点

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;
    }
}

我们可以看出每个结点的组成部分有三个，一个是item数据，一个是prev前驱节点，一个是next后驱节点。

那么就可以知道LinkedList就是一个双向链表，每个节点既有指向后面的链表，也有指向前面的链表。如下图(画的不好，见谅)

(二)add方法

//最基本的add方法，其他方法都是这个方法的变体
public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}

直接调用了linkLast方法(也就是说，add方法是默认插入到链表的尾端)，然后return 一个 true。

void linkLast(E e) {
    //将链表的last节点给l
    final Node<E> l = last;
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    last = newNode;
    //如果是第一个节点
    if (l == null)
        first = newNode;
    //直接加入到尾节点的后面去
    else
        l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

我们知道add方法是在队列尾部添加元素，还是很容易的。首先用变量 l 指向最后一个节点，然后创建一个节点将它的prev指向 l ，这样newnode成为最后一个节点，使用last指向它，接着使 l 的next指向newnode，这种直接添加在队列尾部的方式还是很好理解的，我们重点看看如何添加在队列的中间位置。

public void add(int index, E element) {
    //检查插入位置是否合法
    checkPositionIndex(index);

    //如果插入到最后，直接调用linkLast方法
    if (index == size)
        linkLast(element);
    //否则调用linkBefore
    else
        linkBefore(element, node(index));
}

直接看注释。在调用linkBefore之前，调用了node(index)确定插入的位置

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;
    }
}

首先判断在前半部分还是在后半部分，然后一个for循环查找。时间复杂度O(n), 没办法，链表的缺点。

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++;
}

 (三)remove方法

看完了添加，删除就显得简单些，无非分为两种，从头部删除，从中间删除，从头部删除和从尾部添加一样简单，从中间删除就是把此结点的前一个结点的next指向此结点的后一个结点，并把后一个结点的prev指向此节点的前一个结点，就是跳过此结点，最终将此结点null交给GC大人解决。为了篇幅，我们不再赘述。

 (四)get方法

由于LinkedList是链表，get方法必须扫描一遍链表，效率极低，所以谨慎使用。

 public E get(int index) {
     //检查是否超过链表长度或者负数
    checkElementIndex(index);
    //node节点我前面分析过了，O(n)复杂度
    return node(index).item;
}

从源代码中我们可以清晰的看到，所谓的get方法也就是，调用node方法遍历整个链表，只是其中稍微做了点优化，如果index的值小于size/2从头部遍历，否则从尾部遍历。可见效率一样低下，所以我们以后写程序的时候，如果遇到数据量不大但是需要经常遍历查找的时候使用ArrayList而不是LinkedList，如果数据量非常的大，但是不是很经常的查找时使用LinkedList。