JAVA 集合之 LinkedList 底层实现和原理

概述

LinkedList底层是基于双向链表(双向链表的特点)，链表在内存中不是连续的，而是通过引用来关联所有的元素，所以链表的优点在于添加和删除元素比较快，因为只是移动指针，并且不需要判断是否需要扩容，缺点是查询和遍历效率比较低。
* LinkedList是基于双向循环链表实现的，除了可以当做链表来操作外，实现了Deque接口，它还可以当做栈、队列和双端队列来使用。
* LinkedList同样是非线程安全的，只在单线程下适合使用。
* LinkedList实现了Serializable接口，因此它支持序列化，能够通过序列化传输，实现了Cloneable接口，能被克隆。

数据结构

继承关系

java.lang.Object 
    java.util.AbstractCollection<E> 
        java.util.AbstractList<E> 
            java.util.AbstractSequentialList<E> 
                java.util.LinkedList<E>

实现接口

Serializable, Cloneable, Iterable<E>, Collection<E>, Deque<E>, List<E>, Queue<E>

基本属性

transient int size = 0;     //LinkedList中存放的元素个数
transient Node<E> first;    //头节点
transient Node<E> last;     //尾节点

源码：

/**
 *LinkedList底层是双链表。
 *实现了List接口可以有队列操作
 *实现了Deque接口可以有双端队列操作
 *实现了所有可选的List操作并且允许存储任何元素，包括Null
 
 *所有的操作都提现了双链表的结构.
 *索引进入List的操作将从开始或者结尾遍历List，无论任何一个指定的索引
 *
 *注意：这些实现(linkedList)不是同步的，意味着线程不安全
 *如果有多个线程同时访问双链表，至少有一个线程在结构上修改list，那么就必须在外部加上同步操作(synchronized)(所谓的结构化修改
 *操作是指增加或者修改一个或者多个元素，重新设置元素的值不是结构化修改)，通常通过自然地同步一些对象来封装List来完成
 *
 *如果没有这样的对象存在，那么应该使用Collections.synchronizedList来封装链表。
 *最好是在创建是完成，以访问意外的对链表进行非同步的访问。
 *如：List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
 *
 *此类的迭代器和迭代方法返回的迭代器是快速失败的：如果链表在迭代器被创建后的任何时间被结构化修改，除非是通过remove或者add方法操作的，
 *否则将会抛出ConcurrentModificationException异常，因此，面对高并发的修改，迭代器以后快速而干净的失败以防承担
 *冒着未确定的任意，非确定性行为的风险
 *
 *注意：迭代器快速失败的行为不能保证，一般来说，在存在并发修改的情况下不能确保任何的承诺，失败快速的迭代器
 *尽最大努力抛出ConcurrentModificationException异常，因此，编写一个依赖于此的程序是错误的。
 *正确性异常：迭代器的快速失败行为应该只用于检测错误
 *
 *
 *
 * @param <E>
 */
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

重要方法解析

添加方法

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

添加方法默认是添加到LinkedList的尾部，首先将last指定的节点赋值给l节点，然后新建节点newNode ,此节点的前驱指向l节点，data = e , next = null , 并将新节点赋值给last节点，它成为了最后一个节点，根据当前List是否为空做出相应的操作。若不为空将l的后继指针修改为newNodw。 size +1 , modCount＋１

删除方法

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;
}

删除方法，先循环遍历列表，找到item == o 的节点，在调用unlink()方法删除