LinkedList源码解析（JDK1.7）

LinkedList底层使用双向链表数据结构，没有容量大小限制，下面进入源码解析：

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

通过上面这段类的声明：
实现了List接口，可以进行队列操作，实现了Deque接口可以当作双端队列使用，可以克隆，可以序列化。
这里JDK1.7中的源码中参数定义和构造函数相比1.6中有了些许变化，LinkedList不再是循环链表，分别用first和last来存储首尾节点。

    transient int size = 0;

    /**
     * Pointer to first node.
     */
    transient Node<E> first;

    /**
     * Pointer to last node.
     */
    transient Node<E> last;

    /**
     * Constructs an empty list.
     */
    public LinkedList() {
    }

    /**
     * Constructs a list containing the elements of the specified
     * collection, in the order they are returned by the collection's
     * iterator.
     */
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

在首节点前面增加节点：

    private void linkFirst(E e) {
        final Node<E> f = first;
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
        first = newNode;
        if (f == null)
            last = newNode;
        else
            f.prev = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

在末节点后面增加节点：

    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++;
    }

在具体一个节点前面插入节点：

    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        final Node<E> pred = succ.prev;
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

如果输入是具体的节点，我们会发现插入操作会很便捷。

    /**
     * Unlinks non-null first node f.
     */
    private E unlinkFirst(Node<E> f) {
        // assert f == first && f != null;
        final E element = f.item;
        final Node<E> next = f.next;
        f.item = null;
        f.next = null; // help GC
        first = next;
        if (next == null)
            last = null;
        else
            next.prev = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

    /**
     * Unlinks non-null last node l.
     */
    private E unlinkLast(Node<E> l) {
        // assert l == last && l != null;
        final E element = l.item;
        final Node<E> prev = l.prev;
        l.item = null;
        l.prev = null; // help GC
        last = prev;
        if (prev == null)
            first = null;
        else
            prev.next = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

    /**
     * Unlinks non-null node x.
     */
    E unlink(Node<E> x) {
        // assert x != null;
        final E element = x.item;
        final Node<E> next = x.next;
        final Node<E> prev = x.prev;

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

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

        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

同理，入参是具体节点时，删除操作速度也很快。

    public E removeFirst() {
       final Node<E> f = first;
       if (f == null)
           throw new NoSuchElementException();
       return unlinkFirst(f);
    }

    public E removeLast() {
       final Node<E> l = last;
       if (l == null)
           throw new NoSuchElementException();
       return unlinkLast(l);
    }

    //这里是方便用户使用，增加了一层方法调用
    public void addFirst(E e) {
        linkFirst(e);
    }
    //同上
    public void addLast(E e) {
        linkLast(e);
    }

    //这里contain方法和ArrayList中一定均是遍历查找，效率较差
    public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) != -1;
    }

    public int indexOf(Object o) {
        int index = 0;
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null)
                    return index;
                index++;
            }
        } else {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item))
                    return index;
                index++;
            }
        }
        return -1;
    }

    //虽然在链表中没有索引概念，但可以通过size大小和遍历查找找到元素，效率较低
    public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }
    //这里在初始用了一次二分查找
    Node<E> node(int index) {
        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

    //set本质是也是找到index处元素进行替换，同上
    public E set(int index, E element) {
        checkElementIndex(index);
        Node<E> x = node(index);
        E oldVal = x.item;
        x.item = element;
        return oldVal;
    }

    //这里的add方法，相比ArrayList的add的数组拷贝只需要断开链接，插入一个元素。
    public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));//这里慢在node(index),慢在寻址
    }

下面是LinkedList作为队列和双端队列使用的方法介绍，不再过多解释：

    // Queue operations.
    public E peek() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
    }

    /**
     * Retrieves, but does not remove, the head (first element) of this list.
     */
    public E element() {
        return getFirst();
    }

    /**
     * Retrieves and removes the head (first element) of this list.
     */
    public E poll() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }

    /**
     * Retrieves and removes the head (first element) of this list.
     */
    public E remove() {
        return removeFirst();
    }

    /**
     * Adds the specified element as the tail (last element) of this list.
     */
    public boolean offer(E e) {
        return add(e);
    }

    // Deque operations
    /**
     * Inserts the specified element at the front of this list.
     */
    public boolean offerFirst(E e) {
        addFirst(e);
        return true;
    }

    /**
     * Inserts the specified element at the end of this list.
     */
    public boolean offerLast(E e) {
        addLast(e);
        return true;
    }

    /**
     * Retrieves, but does not remove, the first element of this list,
     * or returns {@code null} if this list is empty.
     */
    public E peekFirst() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
     }

    /**
     * Retrieves, but does not remove, the last element of this list,
     * or returns {@code null} if this list is empty.
     */
    public E peekLast() {
        final Node<E> l = last;
        return (l == null) ? null : l.item;
    }

    /**
     * Retrieves and removes the first element of this list,
     * or returns {@code null} if this list is empty.
     */
    public E pollFirst() {
        final Node<E> f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }

    /**
     * Retrieves and removes the last element of this list,
     * or returns {@code null} if this list is empty.
     */
    public E pollLast() {
        final Node<E> l = last;
        return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
    }

    //Stack operation，前面的peek方法，当作Stack时也可以使用
    public void push(E e) {
        addFirst(e);
    }

    /**
     * Pops an element from the stack represented by this list.  In other
     * words, removes and returns the first element of this list.
     */
    public E pop() {
        return removeFirst();
    }

    //这里是浅克隆，只是复制了元素的引用
    public Object clone() {
        LinkedList<E> clone = superClone();

        // Put clone into "virgin" state
        clone.first = clone.last = null;
        clone.size = 0;
        clone.modCount = 0;

        // Initialize clone with our elements
        for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
            clone.add(x.item);

        return clone;
    }

LinkedList总结：
1.排列有序，不可重复
2.底层实用双向链表数据结构
3.查询速度慢，增删快。
这里查询速度慢是确定，相对于ArrayList的索引直接查找到目标元素，LinkedList需要进行遍历操作。
在增加删除上面有待商榷：
通过源码我们可以看到，如果我们入参直接是一个具体的节点，包含前后引用地址，速度一定很快，但更多的时候，我们都是给一个索引来查找我们需要的元素，
这里LinkedList慢在寻址，需要遍历操作，快在只需要改变前后Node的引用地址。
而ArrayList在插入和删除上，慢在数组元素批量的copy，快在寻址。
所以，如果待插入、删除的元素是在数据结构的前半段尤其是非常靠前的位置的时候，LinkedList的效率将大大快过ArrayList，因为ArrayList将批量copy大量的元素；越往后，对于LinkedList来说，因为它是双向链表，所以在第2个元素后面插入一个数据和在倒数第2个元素后面插入一个元素在效率上基本没有差别，但是ArrayList由于要批量copy的元素越来越少，操作速度必然追上乃至超过LinkedList。
一般而言，ArrayList的数组扩容和数组复制均特别耗时，同时LinkedList在增删上稳定性也强些，综合而言，LinkedList在增删上表现优异些。
4.线程不安全。