概要
前面，我们已经学习了ArrayList，并了解了fail-fast机制。这一章我们接着学习List的实现类——LinkedList。
和学习ArrayList一样，接下来呢，我们先对LinkedList有个整体认识，然后再学习它的源码；最后再通过实例来学会使用LinkedList。内容包括：
第1部分 LinkedList介绍
第2部分 LinkedList数据结构
第3部分 LinkedList源码解析(基于JDK1.8)
第4部分 LinkedList遍历方式
第5部分 LinkedList示例
第1部分 LinkedList介绍
LinkedList简介
LinkedList 是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表，不是循环的（头尾不相连）。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。
LinkedList 实现 List 接口，能对它进行队列操作。
LinkedList 实现 Deque 接口，即能将LinkedList当作双端队列使用。
LinkedList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能克隆。
LinkedList 实现java.io.Serializable接口，这意味着LinkedList支持序列化，能通过序列化去传输。
LinkedList 是非同步的。
LinkedList构造函数
// 默认构造函数 LinkedList() // 创建一个LinkedList，保护Collection中的全部元素。 LinkedList(Collection<? extends E> collection)
LinkedList的API
LinkedList的API boolean add(E object) void add(int location, E object) boolean addAll(Collection<? extends E> collection) boolean addAll(int location, Collection<? extends E> collection) void addFirst(E object) void addLast(E object) void clear() Object clone() boolean contains(Object object) Iterator<E> descendingIterator() E element() E get(int location) E getFirst() E getLast() int indexOf(Object object) int lastIndexOf(Object object) ListIterator<E> listIterator(int location) boolean offer(E o) boolean offerFirst(E e) boolean offerLast(E e) E peek() E peekFirst() E peekLast() E poll() E pollFirst() E pollLast() E pop() void push(E e) E remove() E remove(int location) boolean remove(Object object) E removeFirst() boolean removeFirstOccurrence(Object o) E removeLast() boolean removeLastOccurrence(Object o) E set(int location, E object) int size() <T> T[] toArray(T[] contents) Object[] toArray()
AbstractSequentialList简介
在介绍LinkedList的源码之前，先介绍一下AbstractSequentialList。毕竟，LinkedList是AbstractSequentialList的子类。
AbstractSequentialList 实现了get(int index)、set(int index, E element)、add(int index, E element) 和 remove(int index)这些函数。这些接口都是随机访问List的，LinkedList是双向链表；既然它继承于AbstractSequentialList，就相当于已经实现了“get(int index)这些接口”。
此外，我们若需要通过AbstractSequentialList自己实现一个列表，只需要扩展此类，并提供 listIterator() 和 size() 方法的实现即可。若要实现不可修改的列表，则需要实现列表迭代器的 hasNext、next、hasPrevious、previous 和 index 方法即可。
第2部分 LinkedList数据结构
LinkedList的继承关系
java.lang.Object
↳ java.util.AbstractCollection<E>
↳ java.util.AbstractList<E>
↳ java.util.AbstractSequentialList<E>
↳ java.util.LinkedList<E>
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {}
LinkedList与Collection关系如下图：
LinkedList的本质是不循环的双向链表。
(01) LinkedList继承于AbstractSequentialList，并且实现了Dequeue接口。
(02) LinkedList包含两个重要的成员：header 和 size。
header是双向链表的表头，它是双向链表节点所对应的类Entry的实例。Entry中包含成员变量： previous, next, element。其中，previous是该节点的上一个节点，next是该节点的下一个节点，element是该节点所包含的值。
size是双向链表中节点的个数。
第3部分 LinkedList源码解析(基于JDK1.8)
为了更了解LinkedList的原理，下面对LinkedList源码代码作出分析。
在阅读源码之前，我们先对LinkedList的整体实现进行大致说明：
LinkedList实际上是通过双向链表去实现的。既然是双向链表，那么它的顺序访问会非常高效，而随机访问效率比较低。
既然LinkedList是通过双向链表的，但是它也实现了List接口{也就是说，它实现了get(int location)、remove(int location)等“根据索引值来获取、删除节点的函数”}。LinkedList是如何实现List的这些接口的，如何将“双向链表和索引值联系起来的”？
实际原理非常简单，它就是通过一个计数索引值来实现的。例如，当我们调用get(int location)时，首先会比较“location”和“双向链表长度的1/2”；若前者大，则从链表头开始往后查找，直到location位置；否则，从链表末尾开始先前查找，直到location位置。
这就是“双线链表和索引值联系起来”的方法。
好了，接下来开始阅读源码(只要理解双向链表，那么LinkedList的源码很容易理解的)。
package java.util; import java.util.function.Consumer; public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable { transient int size = 0; /** * 指向第一个节点 */ transient Node<E> first; /** * 指向最后一个节点 */ transient Node<E> last; /** * 默认构造空链表 */ public LinkedList() { } public LinkedList(Collection<? extends E> c) { this(); addAll(c); } /** * 插入元素，作为第一个节点（链表头部插入节点） * 先将头结点取出，并构建新节点赋给first */ private void linkFirst(E e) { final Node<E> f = first; /** * 构造第一个节点，它上一个节点是null，下一个节点是first。并将此节点赋给first */ final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); first = newNode; /** * 如果一开始首节点是空，那么也就是链表为空，此时last节点也是该新节点 * 如果一开始首节点非空，将新节点插入到f节点前面 */ if (f == null) last = newNode; else f.prev = newNode; size++; modCount++; } /** * 插入链表最后。同上 */ 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++; } /** * 在succ节点之前插入节点。 * 1.取出succ节点前面的节点 * 2.创建新节点，指向前面节点和succ节点 * 3.插入（前面节点的next为新节点,succ节点的pre节点为新节点） */ void linkBefore(E e, Node<E> succ) { // assert succ != null; final Node<E> pred = succ.prev;//1 final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);//2 succ.prev = newNode; if (pred == null) //前面节点为空（succ节点为first节点） first = newNode; else pred.next = newNode; size++; modCount++; } /** * 将第一个节点first从链表中删除。 * 1.取出first的next节点，并将first设为null。 * 2.将first删除（first=next） * 3.考虑特殊情况，只有一个节点（next==null），删掉后last=null */ private E unlinkFirst(Node<E> f) { // assert f == first && f != null; final E element = f.item; final Node<E> next = f.next; f.item = null; f.next = null; // help GC first = next; if (next == null) last = null; else next.prev = null; size--; modCount++; return element; } /** * 同上 */ private E unlinkLast(Node<E> l) { // assert l == last && l != null; final E element = l.item; final Node<E> prev = l.prev; l.item = null; l.prev = null; // help GC last = prev; if (prev == null) first = null; else prev.next = null; size--; modCount++; return element; } /** * Unlinks non-null node x. */ 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; } /** * 返回第一个节点的元素 */ public E getFirst() { final Node<E> f = first; if (f == null) throw new NoSuchElementException(); return f.item; } /** * 返回最后一个节点 */ public E getLast() { final Node<E> l = last; if (l == null) throw new NoSuchElementException(); return l.item; } /** * 删除第一个节点 */ public E removeFirst() { final Node<E> f = first; if (f == null) throw new NoSuchElementException(); return unlinkFirst(f); } public E removeLast() { final Node<E> l = last; if (l == null) throw new NoSuchElementException(); return unlinkLast(l); } /** * 头部添加节点 */ public void addFirst(E e) { linkFirst(e); } /** * 尾部添加 */ public void addLast(E e) { linkLast(e); } public boolean contains(Object o) { return indexOf(o) != -1; } public int size() { return size; } /** * add是从尾部添加 */ public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; } /** * 删除元素：考虑空和非空。LinkedList也可以存null */ 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; } public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { return addAll(size, c); } public void clear() { // Clearing all of the links between nodes is "unnecessary", but: // - helps a generational GC if the discarded nodes inhabit // more than one generation // - is sure to free memory even if there is a reachable Iterator for (Node<E> x = first; x != null; ) { Node<E> next = x.next; x.item = null; x.next = null; x.prev = null; x = next; } first = last = null; size = 0; modCount++; } // Positional Access Operations /** * 获得指定下标的元素，会遍历，O(n) */ public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item; } public E set(int index, E element) { checkElementIndex(index); Node<E> x = node(index); E oldVal = x.item; x.item = element; return oldVal; } /** * 在index位置加入元素。 * 先找到该位置的节点，将新元素插入到该节点前面 */ public void add(int index, E element) { checkPositionIndex(index); if (index == size) linkLast(element); else linkBefore(element, node(index)); } public E remove(int index) { checkElementIndex(index); return unlink(node(index)); } /** * 返回指定下标的节点。会遍历 * 这里index在前半部分还是后半部分，在前半部分则从头开始遍历，后半部分则从尾部开始遍历 */ 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; } } // Search Operations /** * 找到对应元素的下标。从头开始遍历。O(n) */ public int indexOf(Object o) { int index = 0; if (o == null) { for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { if (x.item == null) return index; index++; } } else { for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { if (o.equals(x.item)) return index; index++; } } return -1; } /** * 从后开始找 */ public int lastIndexOf(Object o) { int index = size; if (o == null) { for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) { index--; if (x.item == null) return index; } } else { for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) { index--; if (o.equals(x.item)) return index; } } return -1; } // Queue operations. /** * 弹出第一个元素，并不删除 */ public E peek() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : f.item; } public E element() { return getFirst(); } /** * 弹出第一个元素并删除 */ public E poll() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : unlinkFirst(f); } public E remove() { return removeFirst(); } /** * 默认从尾部添加 */ public boolean offer(E e) { return add(e); } // Deque operations public boolean offerFirst(E e) { addFirst(e); return true; } public boolean offerLast(E e) { addLast(e); return true; } /** * 弹出第一个元素，但不删除 */ public E peekFirst() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : f.item; } public E peekLast() { final Node<E> l = last; return (l == null) ? null : l.item; } /** * 弹出第一个元素，而且删除 */ public E pollFirst() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : unlinkFirst(f); } public E pollLast() { final Node<E> l = last; return (l == null) ? null : unlinkLast(l); } /** * 从头加 */ public void push(E e) { addFirst(e); } /** * 删除第一个元素 */ public E pop() { return removeFirst(); } /** * 双向链表。头结点的pref是Null.尾节点的next是null * @param <E> */ 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; } } }
总结：
(01) LinkedList 实际上是通过双向链表去实现的。
它包含一个非常重要的内部类：Node。Node是双向链表节点所对应的数据结构，它包括的属性有：当前节点所包含的值，上一个节点，下一个节点。
(02) 从LinkedList的实现方式中可以发现，它不存在LinkedList容量不足的问题。
(03) LinkedList的克隆函数，即是将全部元素克隆到一个新的LinkedList对象中。
(04) LinkedList实现java.io.Serializable。当写入到输出流时，先写入“容量”，再依次写入“每一个节点保护的值”；当读出输入流时，先读取“容量”，再依次读取“每一个元素”。
(05) 由于LinkedList实现了Deque，而Deque接口定义了在双端队列两端访问元素的方法。提供插入、移除和检查元素的方法。每种方法都存在两种形式：一种形式在操作失败时抛出异常，另一种形式返回一个特殊值（null 或 false，具体取决于操作）。
总结起来如下表格：
第一个元素（头部） 最后一个元素（尾部）
抛出异常 特殊值 抛出异常 特殊值
插入 addFirst(e) offerFirst(e) addLast(e) offerLast(e)
移除 removeFirst() pollFirst() removeLast() pollLast()
检查 getFirst() peekFirst() getLast() peekLast()
(06) LinkedList可以作为FIFO(先进先出)的队列，作为FIFO的队列时，下表的方法等价：
队列方法 等效方法 add(e) addLast(e) offer(e) offerLast(e) //添加 remove() removeFirst() //出队 poll() pollFirst() //出队（要删除） element() getFirst() peek() peekFirst() //不删除
(07) LinkedList可以作为LIFO(后进先出)的栈，作为LIFO的栈时，下表的方法等价：
栈方法 等效方法 push(e) addFirst(e) pop() removeFirst() peek() peekFirst()
第4部分 LinkedList遍历方式
LinkedList遍历方式
LinkedList支持多种遍历方式。建议不要采用随机访问的方式去遍历LinkedList，而采用逐个遍历的方式。
(01) 第一种，通过迭代器遍历。即通过Iterator去遍历。
for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext();)
iter.next();
(02) 通过快速随机访问遍历LinkedList
int size = list.size();
for (int i=0; i<size; i++) {
list.get(i);
}
(03) 通过另外一种for循环来遍历LinkedList
for (Integer integ:list)
;
(04) 通过pollFirst()来遍历LinkedList
while(list.pollFirst() != null)
;
(05) 通过pollLast()来遍历LinkedList
while(list.pollLast() != null)
;
(06) 通过removeFirst()来遍历LinkedList
try {
while(list.removeFirst() != null)
;
} catch (NoSuchElementException e) {
}
(07) 通过removeLast()来遍历LinkedList
try {
while(list.removeLast() != null)
;
} catch (NoSuchElementException e) {
}
测试这些遍历方式效率的代码如下：
View Code执行结果：
iteratorLinkedListThruIterator：8 ms iteratorLinkedListThruForeach：3724 ms iteratorThroughFor2：5 ms iteratorThroughPollFirst：8 ms iteratorThroughPollLast：6 ms iteratorThroughRemoveFirst：2 ms iteratorThroughRemoveLast：2 ms
由此可见，遍历LinkedList时，使用removeFist()或removeLast()效率最高。但用它们遍历时，会删除原始数据；若单纯只读取，而不删除，应该使用第3种遍历方式。
无论如何，千万不要通过随机访问去遍历LinkedList！
第5部分 LinkedList示例
下面通过一个示例来学习如何使用LinkedList的常用API
View Code运行结果：
Test "addFirst(), removeFirst(), getFirst()" llist:[10, 1, 4, 2, 3] llist.removeFirst():10 llist:[1, 4, 2, 3] llist.getFirst():1 Test "offerFirst(), pollFirst(), peekFirst()" llist:[10, 1, 4, 2, 3] llist.pollFirst():10 llist:[1, 4, 2, 3] llist.peekFirst():1 Test "addLast(), removeLast(), getLast()" llist:[1, 4, 2, 3, 20] llist.removeLast():20 llist:[1, 4, 2, 3] llist.getLast():3 Test "offerLast(), pollLast(), peekLast()" llist:[1, 4, 2, 3, 20] llist.pollLast():20 llist:[1, 4, 2, 3] llist.peekLast():3 get(3):300 str:1 str:4 str:300 str:3 size:4 isEmpty():true useLinkedListAsLIFO stack:[4, 3, 2, 1] stack.pop():4 stack.peek():3 stack:[3, 2, 1] useLinkedListAsFIFO queue:[10, 20, 30, 40] queue.remove():10 queue.element():20 queue:[20, 30, 40]
参考：http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3308807.html