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上一篇入坑了 ArrayList，小夥伴們反響不錯，那這篇就繼續入坑 LinkedList，它倆算是親密無間的兄弟，相愛相殺的那種，不離不棄的那種，介紹了這個就必須介紹那個的那種。

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最開始學習 Java 的時候，我還挺納悶的，有了 ArrayList，幹嘛還要 LinkedList 啊，都是 List，不是很多餘嗎？當時真的很傻很天真，不知道有沒有同款小夥伴。搞不懂兩者之間的區別，什麼場景下該用 ArrayList，什麼場景下該用 LinkedList，傻傻分不清楚。那麼這篇文章，可以一腳把這種天真踹走了。

和陣列一樣，LinkedList 也是一種線性資料結構，但它不像陣列一樣在連續的位置上儲存元素，而是通過引用相互連結。

LinkedList 中的每一個元素都可以稱之為節點（Node），每一個節點都包含三個專案：其一是元素本身，其二是指向下一個元素的引用地址，其三是指向上一個元素的引用地址。

Node 是 LinkedList 類的一個私有的靜態內部類，其原始碼如下所示：

privatestaticclassNode<E>{
Eitem;
LinkedList.Node<E>next;
LinkedList.Node<E>prev;

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

LinkedList 看起來就像下面這個樣子：

• 第一個節點由於沒有前一個節點，所以 prev 為 null；

• 最後一個節點由於沒有後一個節點，所以 next 為 null；

• 這是一個雙向連結串列，每一個節點都由三部分組成，前後節點和值。

那可能有些小夥伴就會和當初的我一樣，好奇地問，“為什麼要設計 LinkedList 呢？”如果能給 LinkedList 類的作者打個電話就好了，可惜沒有他的聯絡方式。很遺憾，只能靠我來給大家解釋一下了。

第一，陣列的大小是固定的，即便是 ArrayList 可以自動擴容，但依然會有一定的限制：如果宣告的大小不足，則需要擴容；如果宣告的大小遠遠超出了實際的元素個數，又會造成記憶體的浪費。儘管擴容的演算法已經非常優雅，儘管記憶體已經綽綽有餘。

第二，陣列的元素需要連續的記憶體位置來儲存其值。這就是 ArrayList 進行刪除或者插入元素的時候成本很高的真正原因，因為我們必須移動某些元素為新的元素留出空間，比如說：

現在有一個數組，10、12、15、20、4、5、100，如果需要在 12 的位置上插入一個值為 99 的元素，就必須得把 12 以後的元素往後移動，為 99 這個元素騰出位置。

刪除是同樣的道理，刪除之後的所有元素都必須往前移動一次。

LinkedList 就擺脫了這種限制：

第一，LinkedList 允許記憶體進行動態分配，這就意味著記憶體分配是由編譯器在執行時完成的，我們無需在 LinkedList 宣告的時候指定大小。

第二，LinkedList 不需要在連續的位置上儲存元素，因為節點可以通過引用指定下一個節點或者前一個節點。也就是說，LinkedList 在插入和刪除元素的時候代價很低，因為不需要移動其他元素，只需要更新前一個節點和後一個節點的引用地址即可。

LinkedList 類的層次結構如下圖所示：

• LinkedList 是一個繼承自 AbstractSequentialList 的雙向連結串列，因此它也可以被當作堆疊、佇列或雙端佇列進行操作。

• LinkedList 實現了 List 介面，所以能對它進行佇列操作。

• LinkedList 實現了 Deque 介面，所以能將 LinkedList 當作雙端佇列使用。

明白了 LinkedList 的一些理論知識後，我們來看一下如何使用 LinkedList。

01、如何建立一個 LinkedList

LinkedList<String>list=newLinkedList<>();

和建立 ArrayList 一樣，可以通過上面的語句來建立一個字串型別的 LinkedList（通過尖括號來限定 LinkedList 中元素的型別，如果嘗試新增其他型別的元素，將會產生編譯錯誤）。

不過，LinkedList 無法在建立的時候像 ArrayList 那樣指定大小。

02、向 LinkedList 中新增一個元素

可以通過 add() 方法向 LinkedList 中新增一個元素：

LinkedList<String>list=newLinkedList<>();
list.add("沉默王二");
list.add("沉默王三");
list.add("沉默王四");

感興趣的小夥伴可以研究一下 add() 方法的原始碼，它在新增元素的時候會呼叫 linkLast() 方法。

voidlinkLast(Ee){
finalLinkedList.Node<E>l=last;
finalLinkedList.Node<E>newNode=newLinkedList.Node<>(l,e,null);
last=newNode;
if(l==null)
first=newNode;
else
l.next=newNode;
size++;
modCount++;
}

新增第一個元素的時候，last 為 null，建立新的節點（next 和 prev 都為 null），然後再把新的節點賦值給 last 和 first；當新增第二個元素的時候，last 為第一個節點，建立新的節點（next 為 null，prev 為第一個節點），然後把 last 更新為新的節點，first 保持不變，第一個節點的 next 更新為第二個節點；以此類推。

還可以通過 addFirst() 方法將元素新增到第一位；addLast() 方法將元素新增到末尾；add(int index, E element) 方法將元素新增到指定的位置。

03、更新 LinkedList 中的元素

可以使用 set() 方法來更改 LinkedList 中的元素，需要提供下標和新元素。

list.set(0,"沉默王五");

來看一下 set() 方法的原始碼：

publicEset(intindex,Eelement){
checkElementIndex(index);
LinkedList.Node<E>x=node(index);
EoldVal=x.item;
x.item=element;
returnoldVal;
}

該方法會先對指定的下標進行檢查，看是否越界，然後根據下標查詢節點：

LinkedList.Node<E>node(intindex){
//assertisElementIndex(index);

if(index<(size>>1)){
LinkedList.Node<E>x=first;
for(inti=0;i<index;i++)
x=x.next;
returnx;
}else{
LinkedList.Node<E>x=last;
for(inti=size-1;i>index;i--)
x=x.prev;
returnx;
}
}

node() 方法會對下標進行一個初步的判斷，如果靠近末端，則從最後開始遍歷，這樣能夠節省不少遍歷的時間，小夥伴們眼睛要睜大點了，這點要學。

找到節點後，再替換新值並返回舊值。

04、刪除 LinkedList 中的元素

可以通過 remove() 方法刪除指定位置上的元素：

list.remove(1);

該方法會呼叫 unlink() 方法對前後節點進行更新。

Eunlink(LinkedList.Node<E>x){
//assertx!=null;
finalEelement=x.item;
finalLinkedList.Node<E>next=x.next;
finalLinkedList.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++;
returnelement;
}

還可以使用 removeFirst() 和 removeLast() 方法刪除第一個節點和最後一個節點。

05、查詢 LinkedList 中的元素

如果要正序查詢一個元素，可以使用 indexOf() 方法；如果要倒序查詢一個元素，可以使用 lastIndexOf() 方法。

來看一下 indexOf() 方法的原始碼：

publicintindexOf(Objecto){
intindex=0;
if(o==null){
for(LinkedList.Node<E>x=first;x!=null;x=x.next){
if(x.item==null)
returnindex;
index++;
}
}else{
for(LinkedList.Node<E>x=first;x!=null;x=x.next){
if(o.equals(x.item))
returnindex;
index++;
}
}
return-1;
}

基本上和 ArrayList 的大差不差，都需要遍歷，如果要查詢的元素為 null，則使用“==”操作符，可以避免丟擲空指標異常；否則使用 equals() 方法進行比較。

另外，getFirst() 方法用於獲取第一個元素；getLast() 方法用於獲取最後一個元素；poll() 和 pollFirst() 方法用於刪除並返回第一個元素（兩個方法儘管名字不同，但方法體是完全相同的）；pollLast() 方法用於刪除並返回最後一個元素；peekFirst() 方法用於返回但不刪除第一個元素。

06、最後

如果要我們自己實現一個連結串列的話，上面這些增刪改查的輪子方法是一定要白嫖啊，不對，一定要借鑑啊。

上一篇 ArrayList 中提到過，隨機訪問一個元素的時間複雜度為 O(1)，但 LinkedList 要複雜一些，因為資料增大多少倍，耗時就增大多少倍，因為要迴圈遍歷，所以時間複雜度為 O(n)。

至於 LinkedList 在插入、新增、刪除元素的時候有沒有比 ArrayList 更快，這要取決於資料量的大小，以及元素所在的位置。不過，從理論上來說，由於不需要移動陣列，應該會更快一些。但到底快不快，下一篇帶來答案，小夥伴們敬請期待。

我是沉默王二，一枚有顏值卻靠才華苟且的程式設計師。關注即可提升學習效率，別忘了三連啊，點贊、收藏、留言，我不挑，奧利給。

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