LinkedList类之详解

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本文详细介绍了Java中LinkedList类的内部实现原理，包括头插法、尾插法、获取首尾元素、删除首尾元素以及通过索引获取元素的具体操作流程。通过对LinkedList源码的解析，帮助读者理解其高效性和灵活性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

LinkedList类

一、概述

List 接口的链接列表实现。

除了实现 List 接口外，LinkedList 类还为在列表的开头及结尾 get、remove 和 insert 元素提供了统一的命名方法。这些操作允许将链接列表用作堆栈、队列或双端队列。

二、特有方法

void addFirst(E e)
          将指定元素插入此列表的开头。
void addLast(E e)
          将指定元素添加到此列表的结尾。

E getFirst()
          返回此列表的第一个元素。
E getLast()
          返回此列表的最后一个元素。

E removeFirst()
          移除并返回此列表的第一个元素。
E removeLast()
          移除并返回此列表的最后一个元素。

E get(int index)
          返回此列表中指定位置处的元素。

（1） addFirst(E e) 和 addLast(E e)

//链表长度
transient int size = 0;
//链表头结点，起始为空
transient Node<E> first;
//链表尾结点，起始为空
transient Node<E> last;

//双向链表   
private static class Node<E> {
    //本节点数据
    E item;
    //后继节点
    Node<E> next;
    //前驱节点
    Node<E> prev;

    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

public void addFirst(E e) {
    linkFirst(e);
}
//头插法
private void linkFirst(E e) {
    final Node<E> f = first;
    //创建本节点
    //前驱节点赋值为空，本节点置入，后继节点为原头结点
    final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
    //头结点赋值为newNode
    first = newNode;
    //如果原来头结点为空，则说明原链表为空，则新节点即为头结点也为尾结点
    if (f == null)
       last = newNode;
    //如果不为空，则将原头结点的前驱节点指向新节点
    else
        f.prev = newNode;
    //长度+1
    size++;
    //修改次数+1
    modCount++;
}

//尾插法
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++;
    }

总结：

创建本节点
修改原头结点、尾结点
本节点前后彼此连接

（2）getFirst() 和 getLast()

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

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

（3）removeFirst() 和 removeLast()

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

private E unlinkFirst(Node<E> f) {
    //获取本节点内容
    final E element = f.item;
    //获取后继节点
    final Node<E> next = f.next;
    //本节点内容赋空
    f.item = null;
    //后继节点赋空
    //等待垃圾回收机制
    f.next = null; // help GC
    //头结点指向该节点的后继节点
    first = next;
    //如果后继节点为空，则链表为空，尾结点赋空
    if (next == null)
        last = null;
    else
    //新头结点前驱节点赋空
        next.prev = null;
    size--;
    modCount++;
    return element;
}

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;
}

总结：

记住前驱节点或后继节点
断掉该节点连接
修改其他节点连接或修改头尾结点

（4）get(int index)

public E get(int index) {
    //是否越界，越界异常
    checkElementIndex(index);
    return node(index).item;
}

Node<E> node(int index) {
    //如果索引小于1/2，则从头查找
    if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> x = first;
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
    } else {
    //如果索引大于1/2，则从尾查找
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}