本文將結合原始碼簡單介紹一下java 中LinkedList的實現。

繼承結構

相比ArrayList，LinkedList的繼承結構要複雜一些，可以看出，LinkedList還是雙向佇列的實現。也意味著LinkedList可以作為棧使用。

重要的欄位

    transient int size = 0;

    /**
     * Pointer to first node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (first.prev == null && first.item != null)
     * 不變約束：頭為空且尾為空或頭的前置為空且頭的內容不為空
     */
 

    transient Node<E> first;

    /**
     * Pointer to last node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (last.next == null && last.item != null)
     * 不變約束：頭為空且尾為空或尾的後繼為空且尾的內容不為空
     */
    transient Node<E> last;

其實LinkedList中一共只聲明瞭3個欄位，非常簡潔，分別是表示長度的size,頭節點和尾節點。

節點的定義

private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;
        Node<E> prev;

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

可以看到是一個非常簡單的定義，只有一個建構函式，是一個經典的雙端連結串列的節點的定義。

重要方法的實現

1. add(E)
   這個方法向連結串列中插入一個元素，注意使用的方法是尾插法，具體實現如下：

/**
     * Appends the specified element to the end of this list.
     *
     * <p>This method is equivalent to {@link #addLast}.
     *
     * @param e element to be appended to this list
     * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }

    /**
     * Links e as last element.
     * 將元素插入連結串列尾部，並更新連結串列的尾指標
     */
    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++;
    }

2 addFirst(E)
向連結串列的頭部插入一個數據

    /**
     * Inserts the specified element at the beginning of this list.
     *
     * @param e the element to add
     */
    public void addFirst(E e) {
        linkFirst(e);
    }
    
    /**
     * Links e as first element.
     */
    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++;
    }
    

簡單的頭插法插入實現。
3 node(index)
返回位於index處的節點，這個是LinkedList查詢的實現函式，所有帶查詢操作的函式均以此實現。

     /**
     * Returns the (non-null) Node at the specified element index.
     */
    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;
        }
    }

從原始碼中可以看出，查詢的操作根據查詢的位置進行了優化，要是查詢小於size/2的就從頭開始，反之則從尾指標開始。

作為佇列和棧使用

作為佇列使用

向隊尾加入offer(E)
查詢隊頭並移除poll()
查詢隊頭但不移除peek()

作為棧使用

壓棧 push(E)
出棧 pop()