Java列表和队列用法与原理剖析（2.LinkedLIst，ArrayDeque）

LinkedList

LinkedList的用法

LinkedList的构造方法与ArrayList类似，有两个，一个是默认构造方法，一个是可以接受一个已有的Collection，如下

public LinkedList()；
public LinkedList(Collection<? extends E> c)
//例如可以这么创建
List<String> list=new LinkedList<>();
List<String> list2=new LinkedList<>(
		Arrays.asList(new String[]{"a","b","c"});
)

LinkedList与ArrayList一样，同样实现了List接口，而List接口扩展了Collection接口，Collection又扩展了Iterable接口，所以使用方法跟上一篇博客一样，同时LinkedList还实现了Deque和Queue接口，所以我用Java刷算法题的时候喜欢用LinkedList向上转型成Deque作为栈或队列使用。

Queue扩展了Collection，主要有三个操作：

1. 在尾部添加元素（add，offer）
2. 查看头部元素（element，peek），返回头部元素，但不改变队列
3. 删除头部元素（remove，poll），返回头部元素，并从队列删除

Deque扩展了Queue，包括了栈的操作方法（入栈push，出栈pop，查看栈头部元素peek），还有更为明确的操纵两端的方法。

实现原理

上一篇博客讲过，ArrayList内部是动态数组，元素在内存是连续存放的，而LinkedList内部是双向链表，元素通过链接连在一起。因此，LinkedList查找元素的时候，必须从头或尾顺着链表链接查找，效率比较低。

LinkedList特点分析

用法上，LinkedList是一个List，但也实现了Deque接口，可以作为队列、栈和双端队列使用。原理上，内部是一个双向链表，有着如下特点

1. 按需分配空间，不需要预先分配很多空间，而ArrayList则需要预先分配空间
2. 不可以随机访问，按照索引位置访问效率很低，必须从头或尾顺着链表顺序查找，O（N/2）
3. 按照内容查找效率较低，O（N）
4. 在两端添加、删除元素效率很高，为O（1）
5. 在中间插入删除元素，要先定位，效率很低，为O（N），但是修改本身效率很高O（1）

ArrayDeque

实现原理

ArrayDeque是一个双端队列是实现类，是基于循环数组实现的。一般而言，由于需要移动元素，数组的插入和删除效率较低，但ArrayDeque的效率却非常高。ArrayDeque实现了Deque接口，跟LinkedList一样，队列长度也是没有限制的。
ArrayDeque内部主要有以下实例变量：

private transient E[] elements；
private transient int head；
private transient int tail；

elements就是存储元素的数组，ArrayDeque的高校来源于head和tail这两个变量，是物理上的简单数组变成了逻辑上的循环数组。避免了头尾操作时的移动。循环数组这里就不多做解释了，ArrayDeque内部的循环数组是动态扩展的，通过head和tail变量维护数组的开始和结尾，数组长度为2的幂次方，使用高校的位操作进行各种判断，以及对head和tail进行维护。

ArrayDeque特点分析

1. 在两端添加、删除元素效率很高，动态扩展需要的内存分配以及数组复制开销可以被平摊，因此，添加N个元素的效率为O（N）
2. 根据元素内容查找和删除效率较低，为O（N）
3. 没有索引的概念，不能根据索引的位置进行操作