LinkedList源代码分析

LinkedList是基于链表结构的集合，所以随机访问比较慢，插入删除元素很快：
LinkedList 代码如下:

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

如上可以看到LinkedList是实现了List接口和继承了AbstractSequentialList类，从JDK的源代码中可以看到LinkedList并不是线程安全的，可以通过以下方法创建一个线程安全的List:

List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

接下来我们分析LinkedList的元素以及作用：
LinkedList有三个内部变量：

transient int size = 0;
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;

• size是元素的个数
• first是指向第一个元素的指针
• last是指向最后一个元素的指针

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在LinkedList中元素被封装为Node节点

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;
        }
    }

可以看到Node是一个双向节点，每个节点都保存它的前驱节点和后驱节点。

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LinkedList中的私有方法分析：
linkFirst方法，将元素添加到头节点，代码如下:

private void linkFirst(E e) {
        final Node<E> f = first;   //保存头结点
        //创建一个新节点，前驱节点为空，后驱节点为当前头结点，
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); 
        //头结点指向当前新节点
        first = newNode;
        //如果头结点为空的话
        if (f == null)
            //将last节点指向该节点
            last = newNode;
        else
            //将头结点的前驱节点设为当前节点
            f.prev = newNode;
            //数量加1
            size++;
            //修改次数加1
        modCount++;
    }

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linkLast方法是将元素添加到链表的最后，代码如下：

void linkLast(E e) {
        //获取最后一个节点
        final Node<E> l = last;
        //创建新节点，前驱节点为last节点，后驱节点为null
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        //将last节点指向新的节点
        last = newNode;
        if (l == null)
            //如果最后节点为空，那么头结点指向新节点
            first = newNode;
        else
            //不为空，最后节点的后驱节点是新节点
            l.next = newNode;
          //元素数量加1
        size++; 
          //修改次数加1
        modCount++;
    }

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linkBefore方法是在节点前插入数据：

void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        //获取要被插入位置的节点的前驱节点
        final Node<E> pred = succ.prev;
        //创建新节点，前驱节点是pred,后驱节点是原来节点succ
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        //将原来节点succ的前驱节点设置为新节点
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            //如果为空的话，头结点指向新节点
            first = newNode;
        else
            //原来节点的前驱节点指向新节点
            pred.next = newNode;
           //数量加1
        size++;
         //修改次数加1
        modCount++;
    }

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unlinkFirst方法删除头节点：

private E unlinkFirst(Node<E> f) {
        //传入的头节点
        final E element = f.item;
        //获取到头结点的后驱节点
        final Node<E> next = f.next;
        //将头结点的值设置为空
        f.item = null;
        //后驱节点设置为空
        f.next = null; // help GC
        //头结点指向后驱节点
        first = next;
        //如果头结点后驱节点为空
        if (next == null)
        //最后一个节点也是空
            last = null;
        else
        //头结点的后驱节点的前一个节点为空，因为该节点成为了头节点
            next.prev = null;
        //数量减1
        size--;
        //修改次数加1
        modCount++;
        return element;
    }

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公用方法是提供给外部调用的下面分析公用public方法

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public boolean add(E e)方法将元素添加到链表的尾部：

public boolean add(E e) {
        linkLast(e);  //直接调用我们上面分析的linkLast方法
        return true;
    }

add(int index, E element)方法将元素添加到对应的位置上

public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);
        if (index == size)
            linkLast(element);  //如果是插入到链表尾，直接调用linkLast
        else
            linkBefore(element, node(index)); //调用linkBefore方法
    }

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addAll(int index, Collection<? extends E> c)方法将链表添加到另一个链表尾部：

public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
       //检查是否越界
       checkPositionIndex(index);
       //将要添加的集合转化为数组
       Object[] a = c.toArray();
       //数组的长度
       int numNew = a.length;
       //如果数组长度为0说明没有要添加的数组
       if (numNew == 0)
           return false;
       //定义两个节点
       Node<E> pred, succ;
       //如果index刚好等于原list长度的话
       if (index == size) {
           //succ节点设置为空
           succ = null;
           //pred节点指向last
           pred = last;
       } else {
           //将Index的节点指向succ
           succ = node(index);
           //pred指向succ前驱节点
           pred = succ.prev;
       }

       //遍历数组
       for (Object o : a) {
           Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
           if (pred == null)
               first = newNode;
           else
               pred.next = newNode;
               pred = newNode;
       }

       if (succ == null) {
           last = pred;
       } else {
           pred.next = succ;
           succ.prev = pred;
       }

       size += numNew;
       modCount++;
       return true;
   }

remove()方法是删除链表头节点：

public E remove() {
        //直接删除头节点
        return removeFirst();
    }

总结：

LinkedList是双向链表，可以存入null
插入和删除元素效率很高，时间复杂度是O(1),但是根据索引访问元素效率低