上篇我們分析了ArrayList的底層實現，知道了ArrayList底層是基於數組實現的，因此具有查找修改快而插入刪除慢的特點。本篇介紹的LinkedList是List接口的另一種實現，它的底層是基於雙向鍊錶實現的，因此它具有插入刪除快而查找修改慢的特點，此外，通過對雙向鍊錶的操作還可以實現隊列和棧的功能。 LinkedList的底層結構如下圖所示。
F表示頭結點引用，L表示尾結點引用，鍊錶的每個結點都有三個元素，分別是前繼結點引用(P)，結點元素的值(E)，後繼結點的引用(N)。結點由內部類Node表示，我們看看它的內部結構。
//結點內部類private static class Node<E> { E item; //元素Node<E> next; //下一個節點Node<E> prev; //上一個節點Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; }}Node這個內部類其實很簡單，只有三個成員變量和一個構造器，item表示結點的值，next為下一個結點的引用，prev為上一個結點的引用，通過構造器傳入這三個值。接下來再看看LinkedList的成員變量和構造器。
//集合元素個數transient int size = 0;//頭結點引用transient Node<E> first;//尾節點引用transient Node<E> last;//無參構造器public LinkedList() {}//傳入外部集合的構造器public LinkedList(Collection<? extends E> c) { this(); addAll(c);}LinkedList持有頭結點的引用和尾結點的引用，它有兩個構造器，一個是無參構造器，一個是傳入外部集合的構造器。與ArrayList不同的是LinkedList沒有指定初始大小的構造器。看看它的增刪改查方法。
//增(添加)public boolean add(E e) { //在鍊錶尾部添加linkLast(e); return true;}//增(插入)public void add(int index, E element) { checkPositionIndex(index); if (index == size) { //在鍊錶尾部添加linkLast(element); } else { //在鍊錶中部插入linkBefore(element, node(index)); }}//刪(給定下標)public E remove(int index) { //檢查下標是否合法checkElementIndex(index); return unlink(node(index));}//刪(給定元素)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 { //遍歷鍊錶for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) { if (o.equals(x.item)) { //找到了就刪除unlink(x); return true; } } } return false;}//改public E set(int index, E element) { //檢查下標是否合法checkElementIndex(index); //獲取指定下標的結點引用Node<E> x = node(index); //獲取指定下標結點的值E oldVal = x.item; //將結點元素設置為新的值x.item = element; //返回之前的值return oldVal;}//查public E get(int index) { //檢查下標是否合法checkElementIndex(index); //返回指定下標的結點的值return node(index).item;}LinkedList的添加元素的方法主要是調用linkLast和linkBefore兩個方法，linkLast方法是在鍊錶後面鏈接一個元素，linkBefore方法是在鍊錶中間插入一個元素。 LinkedList的刪除方法通過調用unlink方法將某個元素從鍊錶中移除。下面我們看看鍊錶的插入和刪除操作的核心代碼。
//鏈接到指定結點之前void linkBefore(E e, Node<E> succ) { //獲取給定結點的上一個結點引用final Node<E> pred = succ.prev; //創建新結點, 新結點的上一個結點引用指向給定結點的上一個結點//新結點的下一個結點的引用指向給定的結點final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ); //將給定結點的上一個結點引用指向新結點succ.prev = newNode; //如果給定結點的上一個結點為空, 表明給定結點為頭結點if (pred == null) { //將頭結點引用指向新結點first = newNode; } else { //否則, 將給定結點的上一個結點的下一個結點引用指向新結點pred.next = newNode; } //集合元素個數加一size++; //修改次數加一modCount++;}//卸載指定結點E unlink(Node<E> x) { //獲取給定結點的元素final E element = x.item; //獲取給定結點的下一個結點的引用final Node<E> next = x.next; //獲取給定結點的上一個結點的引用final Node<E> prev = x.prev; //如果給定結點的上一個結點為空, 說明給定結點為頭結點if (prev == null) { //將頭結點引用指向給定結點的下一個結點first = next; } else { //將上一個結點的後繼結點引用指向給定結點的後繼結點prev.next = next; //將給定結點的上一個結點置空x.prev = null; } //如果給定結點的下一個結點為空, 說明給定結點為尾結點if (next == null) { //將尾結點引用指向給定結點的上一個結點last = prev; } else { //將下一個結點的前繼結點引用指向給定結點的前繼結點next.prev = prev; x.next = null; } //將給定結點的元素置空x.item = null; //集合元素個數減一size--; //修改次數加一modCount++; return element;} linkBefore和unlink是具有代表性的鏈接結點和卸載結點的操作，其他的鏈接和卸載兩端結點的方法與此類似，所以我們重點介紹linkBefore和unlink方法。
linkBefore方法的過程圖：
unlink方法的過程圖：
通過上面圖示看到對鍊錶的插入和刪除操作的時間複雜度都是O(1)，而對鍊錶的查找和修改操作都需要遍歷鍊錶進行元素的定位，這兩個操作都是調用的node(int index)方法定位元素，看看它是怎樣通過下標來定位元素的。
//根據指定位置獲取結點Node<E> node(int index) { //如果下標在鍊錶前半部分, 就從頭開始查起if (index < (size >> 1)) { Node<E> x = first; for (int i = 0; i < index; i++) { x = x.next; } return x; } else { //如果下標在鍊錶後半部分, 就從尾開始查起Node<E> x = last; for (int i = size - 1; i > index; i--) { x = x.prev; } return x; }}通過下標定位時先判斷是在鍊錶的上半部分還是下半部分，如果是在上半部分就從頭開始找起，如果是下半部分就從尾開始找起，因此通過下標的查找和修改操作的時間複雜度是O(n/2)。通過對雙向鍊錶的操作還可以實現單項隊列，雙向隊列和棧的功能。
單向隊列操作：
//獲取頭結點public E peek() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : f.item;}//獲取頭結點public E element() { return getFirst();}//彈出頭結點public E poll() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);}//移除頭結點public E remove() { return removeFirst();}//在隊列尾部添加結點public boolean offer(E e) { return add(e);}雙向隊列操作：
//在頭部添加public boolean offerFirst(E e) { addFirst(e); return true;}//在尾部添加public boolean offerLast(E e) { addLast(e); return true;}//獲取頭結點public E peekFirst() { final Node<E> f = first; return (f == null) ? null : f.item; }//獲取尾結點public E peekLast() { final Node<E> l = last; return (l == null) ? null : l.item;}棧操作：
//入棧public void push(E e) { addFirst(e);}//出棧public E pop() { return removeFirst();}不管是單向隊列還是雙向隊列還是棧，其實都是對鍊錶的頭結點和尾結點進行操作，它們的實現都是基於addFirst()，addLast()，removeFirst()，removeLast()這四個方法，它們的操作和linkBefore()和unlink()類似，只不過一個是對鍊錶兩端操作，一個是對鍊錶中間操作。可以說這四個方法都是linkBefore()和unlink()方法的特殊情況，因此不難理解它們的內部實現，在此不多做介紹。到這裡，我們對LinkedList的分析也即將結束，對全文中的重點做個總結：
1. LinkedList是基於雙向鍊錶實現的，不論是增刪改查方法還是隊列和棧的實現，都可通過操作結點實現
2. LinkedList無需提前指定容量，因為基於鍊錶操作，集合的容量隨著元素的加入自動增加
3. LinkedList刪除元素後集合佔用的內存自動縮小，無需像ArrayList一樣調用trimToSize()方法
4. LinkedList的所有方法沒有進行同步，因此它也不是線程安全的，應該避免在多線程環境下使用
5. 以上分析基於JDK1.7，其他版本會有些出入，因此不能一概而論。
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持武林網。