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注：本系列文章中用到的jdk版本均為java8

LinkedList類圖如下：

LinkedList底層是由雙向鏈表實現的。鏈表好比火車，每節車廂包含了車廂和連接下一節車廂的連接點。而雙向鏈表的每個節點不僅有指向下一個節點的指針，還有指向上一個節點的指針。

在LinkedList源碼中有一個Node靜態類，源碼如下：

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; 
    } 
} 

一個Node節點包含三個部分，分別是

• item：數據
• next：下一個節點的指針
• prev：上一個節點的指針

LinkedList的主要變量如下：

// 集合中的元素數量 
transient int size = 0; 
 
/** 
  * 首節點的指針. 
  * Invariant: (first == null && last == null) || 
  *            (first.prev == null && first.item != null) 
  */ 
transient Node<E> first; 
 
/** 
  * 尾結點的指針. 
  * Invariant: (first == null && last == null) || 
  *            (last.next == null && last.item != null) 
  */ 
transient Node<E> last; 

一、添加元素

LinkedList支持在任意節點位置添加元素，不僅提供了集合常用的add()方法，還提供了addFirst()和addLast()，add()方法默認調用addLast()方法，也就是默認是往鏈表尾部插入元素的。

add()方法源碼：

public boolean add(E e) { 
    linkLast(e); 
    return true; 
} 

1.1 尾部插入元素

linkLast()源碼如下：

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++; 
} 

我們來畫張圖演示一下如何給鏈表尾部插入元素：

假如鏈表中沒有元素

對應源碼中的if語句，如果沒有元素則新增的這個節點為鏈表中唯一的一個元素，既是首節點，又是尾結點，前一個元素的指針和后一個元素的指針都是null。這里注意head節點不是第一個節點，head節點只是標識了這個鏈表的地址。

假如鏈表中有元素

對應源碼中else語句。先將新增的元素當成Last節點，然后將原來的Last節點的next指向新節點。

else 
    l.next = newNode; 

一圖勝前言，畫個圖是不是什么都明白了。

1.2 頭部插入元素

linkFirst()源碼如下：

private void linkFirst(E e) { 
    final Node<E> f = first; 
    final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); 
    first = newNode; 
    if (f == null) 
        last = newNode; 
    else 
        f.prev = newNode; 
    size++; 
    modCount++; 
} 

還是根據上面的圖來解讀一下源碼，先將第一個節點賦值給中間變量f，將新節點newNode賦值給first節點。如果鏈表沒有元素，則Last節點和First節點都是新插入的節點newNode，否則，將原來的First節點的頭指針指向新節點。

二、刪除元素

LinkedList提供的刪除方法有根據索引和元素刪除，除此之外還提供刪除第一個元素和最后一個元素的方法，這里我們只分析一下根據索引刪除的方法。

public E remove(int index) { 
    checkElementIndex(index); 
    return unlink(node(index)); 
} 

checkElementIndex(index)方法就是用來判斷傳輸的索引值是否合法，不合法則拋出數組越界異常。重點來看一下unlink(node(index))方法是如何刪除元素的。

node(index)方法源碼：

node(index)方法就是根據索引獲取該索引位置的節點

Node<E> node(int index) { 
    // assert isElementIndex(index); 
    // 如果指定下標 < 一半元素數量，則從首結點開始遍歷 
    // 否則，從尾結點開始遍歷 
    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; 
    } 
} 

unlink(Node x)源碼如下：

E unlink(Node<E> x) { 
    // assert x != null; 
    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; 
} 

畫張圖分析一下刪除是如何進行的：

1. 假設刪除的是第一個元素：則它的prev==NULL，我們需要將他的后一個元素(圖中的second)作為第一個元素
2. 假設刪除的是最后一個元素，則它的next==null，我們需要將他的前一個元素(圖中的second)作為最后一個元素
3. 如果是中間的任意元素，則需要將它的前一個元素的next指針指向它的后一個元素，同時將它的后一個元素的prev指針指向它的前一個元素。

三、總結

LinkedList底層是由雙向鏈表實現的，由于是鏈表實現的，不僅要存放數據，還要存放指針，所以內存開銷要比ArrayList大，刪除元素不需要移動其他元素，只需要改變指針的指向，因此刪除效率更高，同時它沒有實現RandomAccess接口，因此使用迭代器遍歷要比for循環更加高效。LinkedList也支持插入重復值和空值，同樣也是線程不安全的。

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