Java集合学习(8)：LinkedList

一、概述

LinkedList和ArrayList一样，都实现了List接口，但其内部的数据结构有本质的不同。LinkedList是基于链表实现的（通过名字也能区分开来），所以它的插入和删除操作比ArrayList更加高效。但也是由于其为基于链表的，所以随机访问的效率要比ArrayList差。

看一下LinkedList的类的定义：

public class LinkedList<E>

    extends AbstractSequentialList<E>

    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

{}

LinkedList继承自AbstractSequenceList，实现了List、Deque、Cloneable、java.io.Serializable接口。AbstractSequenceList提供了List接口骨干性的实现以减少实现List接口的复杂度，Deque接口定义了双端队列的操作。

在LinkedList中除了本身自己的方法外，还提供了一些可以使其作为栈、队列或者双端队列的方法。这些方法可能彼此之间只是名字不同，以使得这些名字在特定的环境中显得更加合适。

LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();

list.add("语文: 1");

list.add("数学: 2");

list.add("英语: 3");

结构也相对简单一些，如下图所示：

二、数据结构

LinkedList是基于链表结构实现，所以在类中包含了first和last两个指针(Node)。Node中包含了上一个节点和下一个节点的引用，这样就构成了双向的链表。每个Node只能知道自己的前一个节点和后一个节点，但对于链表来说，这已经足够了。

transient int size = 0;

transient Node<E> first; //链表的头指针

transient Node<E> last; //尾指针

//存储对象的结构 Node, LinkedList的内部类

private static class Node<E> {

    E item;

    Node<E> next; // 指向下一个节点

    Node<E> prev; //指向上一个节点

    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {

        this.item = element;

        this.next = next;

        this.prev = prev;

    }

}

三、存储

3.1 add(E e)

该方法是在链表的end添加元素，其调用了自己的方法linkLast(E e)。

该方法首先将last的Node引用指向了一个新的Node(l)，然后根据l新建了一个newNode，其中的元素就为要添加的e；而后，我们让last指向了newNode。接下来是自身进行维护该链表。

/**

     * Appends the specified element to the end of this list.

     *

     * <p>This method is equivalent to {@link #addLast}.

     *

     * @param e element to be appended to this list

     * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})

     */

public boolean add(E e) {

    linkLast(e);

    return true;

}

/**

* Links e as last element.

*/

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++;

}

3.2 add(int index, E element)

该方法是在指定index位置插入元素。如果index位置正好等于size，则调用linkLast(element)将其插入末尾；否则调用 linkBefore(element, node(index))方法进行插入。

/**

    * Inserts the specified element at the specified position in this list.

    * Shifts the element currently at that position (if any) and any

    * subsequent elements to the right (adds one to their indices).

    *

    * @param index index at which the specified element is to be inserted

    * @param element element to be inserted

    * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}

    */

   public void add(int index, E element) {

       checkPositionIndex(index);

       if (index == size)

           linkLast(element);

       else

           linkBefore(element, node(index));

   }

   /**

        * Inserts element e before non-null Node succ.

        */

       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++;

       }

LinkedList的方法有很多，有机会再续。