LinkedList源码专题

一、LinkedList的继承结构

LinkedList除了继承AbstractSequentialList实现连续访问，同时还实现了Deque接口，也就是说LinkedList可以被当做队列使用。

二、数据结构

LinkedList 的底层数据结构为双向链表，每个节点包含两个引用，prev指向当前节点前一个节点，next指向当前节点后一个节点，可以从头结点遍历到尾结点，也可以从尾结点遍历到头结点。

三、构造方法

LinkedList有两个构造方法，首先是无参的构造方法，没有任何的实现代码，因为底层数据结构使用的双向链表，所以无需像ArrayList一样指定初始长度。

第二个构造方法，可以传入Collection接口实现类的集合对象，将集合内的元素使用addAll添加到LinkedList内部。

四、add()方法

在方法内部，将元素添加到集合中，在这个方法中调用了linkLast()方法。

在linkLast()方法内部，使用了last节点，last节点表示链表的最后一个节点，之后将要添加的元素包装成一个Node节点，将last赋值为新的节点，如果最后一个节点为null，则说明这将是链表的第一个节点，则将first即链表第一个节点也赋值为newNode，否则将之前最后一个节点l的next引用指向新的节点，并且将LinkedList元素个数加1，将modCount并发修改数量加1，modCount的作用是用来实现快速失败机制。

上面使用的Node类就是对元素的包装类，表示LinkedList中的一个一个元素，

它的结构是如下，item用来保存元素，prev、next分别保存了前一个节点和后一个节点，这也验证了之前所描述的数据结构。

上文还提到了LinkedList成员变量first和last，保存链表头节点和尾节点。

通过add()方法，可以看出LinkedList的数据结构，并且元素是顺序存储的，在方法中，没有看到任何线程同步措施，因此LinkedList不是线程安全的。

再来看add(int index, E element)，这个方法的作用是在指定位置插入元素，首先确认要插入位置的索引是否正确。

如果插入的位置等于当前元素个数，说明是直接放在链表最后面，直接调用linkLast()方法，上面已经说过这个方法。

如果不相等，通过linkBefore方法保存在指定元素的位置，参数传入要保存的元素，以及通过node()方法获得指定位置的Node节点。

checkPositionIndex()方法中，调用checkPositionIndex()方法，如果index不合法，则抛出越界异常。

要插入的位置必须大于等于0，且小于等于list元素个数。

linkBefore方法中，succ表示的就是要插入位置的元素，首先新建一个Node节点，并指定newNode的前驱结点为pred后继结点为succ，让目标节点的前驱节点的引用指向新的节点，如果succ节点没有前驱结点，则说明是第一个节点，否则，将pred的后继结点引用指向新的节点。

最后同样增加list元素个数，size加1，集合的并发修改次数modCount加1。

五、get()方法

get方法通过索引去获取指定位置的元素，首先使用checkElementIndex方法去检查索引的合法性。

如果index合法，则使用node方法找到目标位置节点，并且获得节点保存的元素。

在checkElementIndex方法内部，继续调用isElementIndex()方法，确定是否是一个合法的index，不合法则抛出越界异常。

要查找元素的索引必须大于等于0， 小于当前链表元素个数。

node()方法中，首先判断索引是否小于当前元素个数的二分之一，如果是，则说明目标元素，在链表的前半部分，从first节点开始遍历，直到遍历到index ，将目标元素返回。

如果不在前二分之一，则说明在后二分之一，因为链表是双向的，所以从last节点向前遍历更快，向前遍历直到找到index索引对应的节点。

六、remove()方法

remove方法是根据index索引，删除指定位置的元素，首先判断索引值是否正确，和get()方法中调用的是一样的。

如果正确，则使用node()方法找到目标位置元素，传给unlink函数进行元素的删除。

unlink()方法，将要删除的目标元素的前驱结点和后继结点取出，如果没有前驱结点，说明是第一个节点，那么将后继结点的next设置为第一个节点，如果有前驱结点，则将前驱结点的next从原来指向x到指向next，并将当x的prev设置为空。

如果当前元素的后继结点为空，则说明是最后一个节点，只需将最后一个节点设置为prev，如果后继结点不为空，则将后继结点的prev从原来指向x的前驱结点prev，并将x的next设置为null。

最后，将x的保存元素的item属性置为null，如果没有其他地方引用这个元素，就可能会被GC回收，之后size减1，将并发修改次数加1，返回删除的元素。

七、LinkedList迭代器

LinkedList迭代器和其他List接口的实现类，如ArrayList容器没什么区别。

public static void main(String[] args) {
    List<String> personList = new LinkedList<>();
    personList.add("张三");
    personList.add("汤姆");
    personList.add("杰瑞");
    Iterator<String> iterator = personList.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        System.out.println(iterator.next());
    }
}

但是在LinkedList中，并没有iterator()方法，其实是调用抽象类AbstractList的iterator()方法，使用AbstractList定义的迭代器，而不像ArrayList自己重写了iterator，并且内部创建了自己的迭代器。

AbstractList内部的迭代器Itr，它的成员变量包括cursor游标，表示迭代器遍历的位置，lastRet表示最近一次调用next方法或previoous返回的元素的索引，expectedModCount表示创建迭代器时记录的修改次数，用于快速失败机制。

hasNext()用于判断是否遍历到最后，如果游标cursor不等于元素个数，说明还可以继续向后遍历。

next()方法用于获取下一个元素，首先检查并发修改数是否正确，之后将当前游标对应位置的元素调用get()方法，将取出元素的索引赋值给lastRet，游标加1，最后返回元素。

在checkForComodification()方法中，判断当前对象的modCount是否等于创建迭代器时的修改数量，如果不等于，说明在创建迭代器之后，当前线程或者其他线程修改过list，则抛出并发修改异常，这就是快速失败机制。

get()方法是一个抽象方法，就是上面我们分析过的get()方法，定义好算法骨架具体实现交给子类去实现，这是典型的模板模式的应用。

那么如何在迭代的过程中删除元素呢，迭代器提供了一个remove()方法，并且只能删除当前元素。

如果lastRet小于0，说明当前的元素已经被删除，直接抛出IllegalStateException异常。

如果当前元素没有删除，则去检查并发修改次数，之后调用remove()方法去删除指定位置元素，如果lastRet小于游标的话，就将游标减1，并将lastRet置为-1，保证不能重复删除，因为调用了List的remove()方法，LinkedList中的modCount已经变了，所以将新的modCount赋值给迭代器中的expectedModCount，这样就完成了移除元素。

八、总结

以上就是对LinkedList源码的分析，LinkedList是一个常用的List容器类，它是一个线程不安全的容器类，内部基于双向链表实现，插入性能优于ArrayList，因为不需要做元素的移动，但是查找效率不如ArrayList，需要遍历链表，不如数组支持随机访问查找效率高，由于基于双向链表，无需进行扩容，可以使用不连续的内存空间，ArrayList相关源码分析可以查看手把手深度分析ArrayList源码这篇文章。

如果是读多写少的场景，则优先使用ArrayList，如果是写多读少，则优先使用LinkedList。