你不知道的LinkedList(一)：基于jdk1.8的LinkdeList源码分析

2023-11-28 13:57:07

在Java中，LinkedList是一个非常重要的数据结构，它继承了AbstractSequentialList，实现了List、Deque、Cloneable和java.io.Serializable。与ArrayList不同，LinkedList是一个双向链表，支持快速插入和删除操作，非常适合于频繁增删的场景。

LinkedList的整体结构

LinkedList是一个双向链表，由一组节点组成，每个节点包含了数据和指向下一个节点的指针。链表的首节点和尾节点分别由first和last两个引用指向，如下图所示：

+--------------+       +--------------+
| first        |------>| last         |
+--------------+       +--------------+
| data: null   |       | data: null   |
| next: node 1 |       | next: null    |
+--------------+       +--------------+

节点的实现

LinkedList中的节点由Node类表示，其定义如下：

private static class Node<E> {
    E item;
    Node<E> next;
    Node<E> prev;

    Node(E item) {
        this.item = item;
    }
}

Node类包含三个属性：item、next和prev。item属性存储节点的数据，next属性指向下一个节点，prev属性指向前一个节点。

插入操作

LinkedList的插入操作非常高效，只需要在指定位置创建一个新的节点，然后将该节点插入到链表中即可。插入操作的代码如下：

public void add(int index, E element) {
    checkPositionIndex(index);

    Node<E> newNode = new Node<>(element);

    if (index == 0) {
        first = newNode;
    } else {
        Node<E> prev = node(index - 1);
        newNode.next = prev.next;
        prev.next = newNode;
    }

    size++;
    modCount++;
}

删除操作

LinkedList的删除操作也非常高效，只需要找到要删除的节点，然后将其从链表中删除即可。删除操作的代码如下：

public E remove(int index) {
    checkElementIndex(index);

    Node<E> node = node(index);
    Node<E> prev = node.prev;
    E element = node.item;

    if (prev == null) {
        first = node.next;
    } else {
        prev.next = node.next;
    }

    size--;
    modCount++;

    return element;
}

性能分析

LinkedList的性能与ArrayList相比，在插入和删除操作上具有明显的优势。这是因为LinkedList不需要像ArrayList那样移动元素来腾出空间，因此插入和删除操作的复杂度为O(1)。但是在随机访问和查找操作上，LinkedList的性能不如ArrayList，这是因为LinkedList需要遍历链表才能找到指定位置的元素，因此随机访问和查找操作的复杂度为O(n)。