揭秘LinkedList源码，探索其精妙设计与ArrayList异同

剖析LinkedList 源码，探究其奥妙与ArrayList的异同#

在上一篇文章中，我们深入剖析了 ArrayList 的源码，领略了其巧妙的实现。今天，让我们将目光投向 LinkedList，探寻其独具特色的数据结构和与 ArrayList 的异同。从图中可以看出，LinkedList 和 ArrayList 都继承自 java.util.AbstractCollection 抽象类，共享许多基础方法，但 LinkedList 还实现了 java.util.List 接口，使其拥有更丰富的功能。

揭开 LinkedList 的神秘面纱

LinkedList 采用链表数据结构，是一种动态的数据结构，它由一组节点组成，每个节点包含一个数据项和指向下一个节点的指针。与 ArrayList 不同，LinkedList 在内存中不是连续存储的，而是通过指针将各个节点连接起来。这种结构使得 LinkedList 具有很强的灵活性，可以方便地进行插入和删除操作，但同时也带来了查找效率较低的问题。

窥探 LinkedList 的实现细节

LinkedList 的核心实现类为 java.util.LinkedList，它提供了许多重要的方法，如 add、remove、get、set 等。这些方法的实现都依赖于 LinkedList 的底层数据结构——节点。每个节点都包含一个数据项和指向下一个节点的指针，如下图所示：

class Node<E> {
    E item;
    Node<E> next;
}

LinkedList 类使用一个头节点和一个尾节点来标识链表的开始和结束，如下图所示：

class LinkedList<E> {
    Node<E> first;
    Node<E> last;
}

当在 LinkedList 中添加元素时，新元素将被添加到链表的末尾，如下所示：

public void addLast(E e) {
    Node<E> l = last;
    Node<E> newNode = new Node<>(e);
    last = newNode;
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode;
}

当从 LinkedList 中删除元素时，将从链表中移除该元素并返回该元素，如下所示：

public E removeFirst() {
    Node<E> f = first;
    if (f == null)
        return null;
    else {
        E element = f.item;
        Node<E> next = f.next;
        f.next = null; // help GC
        first = next;
        if (next == null)
            last = null;
        return element;
    }
}

当在 LinkedList 中获取元素时，将遍历链表并返回指定索引处的元素，如下所示：

public E get(int index) {
    Node<E> x = first;
    for (int i = 0; i < index; i++) {
        x = x.next;
        if (x == null)
            throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
    return x.item;
}

LinkedList 与 ArrayList 的异同对比

LinkedList 和 ArrayList 都是 Java 中常用的数据结构，但它们在实现、性能和适用场景上存在一些差异。

特性	LinkedList	ArrayList
数据结构	链表	数组
插入和删除	快	慢
查找	慢	快
内存使用	不连续	连续
适用场景	需要频繁插入和删除操作	需要频繁查找操作

性能差异剖析

LinkedList 在插入和删除操作上具有优势，因为链表的结构使得它可以很方便地找到要插入或删除的元素，而 ArrayList 则需要移动大量元素来腾出或填补空间。然而，LinkedList 在查找操作上却不如 ArrayList，因为链表需要遍历链表才能找到要查找的元素，而 ArrayList 可以直接通过索引访问元素。

内存使用差异

LinkedList 在内存使用上也不同于 ArrayList。LinkedList 中的元素不是连续存储的，而是通过指针连接起来的，这使得 LinkedList 可以更加灵活地调整大小，但同时也带来了内存开销，因为每个节点都需要存储指向下一个节点的指针。ArrayList 中的元素则是连续存储的，这使得 ArrayList 能够更有效地利用内存，但同时也限制了 ArrayList 的灵活性。

适用场景差异

LinkedList 和 ArrayList 都有其独特的适用场景。LinkedList 适用于需要频繁插入和删除操作的情况，例如缓存、队列等。ArrayList 适用于需要频繁查找操作的情况，例如集合、数组等。

结语

LinkedList 和 ArrayList 都是 Java 中常用的数据结构，它们各有优缺点，适用于不同的场景。通过对 LinkedList 源码的分析，我们进一步了解了 LinkedList 的实现原理和与 ArrayList 的异同。希望这些知识能够帮助您在实际开发中更加熟练地使用 LinkedList。