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怎么理解LinkedList源码

发表于:2026-11-03 作者:千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2026年11月03日,本篇内容主要讲解"怎么理解LinkedList源码",感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习"怎么理解LinkedList源码"吧!LinkedList
千家信息网最后更新 2026年11月03日怎么理解LinkedList源码

本篇内容主要讲解"怎么理解LinkedList源码",感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习"怎么理解LinkedList源码"吧!

LinkedList是也是非常常见的集合类,LinkedList是基于链表实现的集合。它拥有List集合的特点:

  • 存取有序

  • 带索引

  • 允许重复元素

还拥有Deque集合的特点:

  • 先入先出

  • 双端操作

它本身的特点是:

  • 对元素进行插入或者删除,只需要更改一些数据,不需要元素进行移动。

依然是通过源码来看看LinkedList如何实现自己的特性的。


Doubly-linked list implementation of the {@code List} and {@code Deque} interfaces. Implements all optional list operations,and permits all elements (including {@code null}).

对于List接口和Deque接口的双链表实现。实现了所有List接口的操作并且能存储所有的元素。

public class LinkedList extends AbstractSequentialList                        implements List, Deque, Cloneable, java.io.Serializable

可以看到LinkedList实现了一个Deque接口,其实是说,LinkedList除了有List的特性,还有Deque的特性,那么Deque是什么呢?

public interface Deque extends Queue        public interface Queue extends Collection

原来是继承了Collection集合的另一个接口。

Queue就是我们常说的队列,它的特性是FIFO( First In First Out )先进先出,它的操作只有两个:

  • 把元素存进队列尾部

  • 从头部取出元素

就像排队办事一样的。

而它的子接口Deque除了这两操作以外,还能比Queue队列有更多的功能

  • 既可以添加元素到队尾,也可以添加元素到队头

  • 既可以从队尾取元素,也可以从队头取元素

如此看来就像两边都可以当队头和队尾一样,所以Deque又叫双端队列 。

理所应当的,LinkedLisk也实现了这些特性,并且有Doubly-linked(双链表的特性)。

那么什么又是链表呢?

其实链表是一种线性的存储结构,意思是将要存储的数据存在一个存储单元里面,这个存储单元里面除了存放有待存储的数据以外,还存储有其下一个存储单元的地址。

双链表顾名思义,存储单元除了存储其下一个存储单元的地址,还存储了上一个存储单元的地址。每次查找数据的时候,就通过存储单元里存储的地址信息进行查找。


成员变量:

transient int size = 0;transient Node first;transient Node last;

只有三个,size代表LinkedList存储的元素个数。那这个Node是什么?

    private static class Node {        E item;        Node next;        Node prev;        Node(Node prev, E element, Node next) {            this.item = element;            this.next = next;            this.prev = prev;        }    }

它是LinkedList内部的数据结构Node,作为LinkedList的基本存储单元,也最能体现LinkedList双链表的特性。

像这样的。

其中prev存储上一个节点的引用(地址),next存储下一个单元的引用,item就是具体要存的数据。

First和Last用来标明队头跟队尾。


添加数据:

public boolean add(E e) {        linkLast(e);        return true;    }    void linkLast(E e) {        final Node l = last;        final Node newNode = new Node<>(l, e, null);        last = newNode;        if (l == null)            first = newNode;        else            l.next = newNode;        size++;        modCount++;    }

默认是调用添加到尾部的方法。前面说过,LinkedList的基本存储单元是Node,所以添加进来的数据会被封装进Node的item属性里,而且这个新Node的prev会指向前一个Node,前一个Node的next会指向这个新Node。

类似这样,但是注意画线只是一种形象的表达方法,就如上面所说,在Node里的prev属性和next属性是用来存储引用的,通过这个引用就能找到前一个Node或者后一个Node。

public void addFirst(E e) {        linkFirst(e);    }private void linkFirst(E e) {        final Node f = first;        final Node newNode = new Node<>(null, e, f);        first = newNode;        if (f == null)            last = newNode;        else            f.prev = newNode;        size++;        modCount++;    }public void addLast(E e) {        linkLast(e);    }public boolean offerLast(E e) {        addLast(e);        return true;    }

其实LinkedList很多不同名的方法,但是实现方式都是类似的,这是因为我们有可能用LinkedList表达不同的数据结构,虽然都是添加元素到队首/队尾,但是清晰的描述对代码的可读性是有好处的。像如果要用LinkedList表示Stack(栈)数据结构时候用push()/pop()/peek()等方法来描述,用LinkedList表示Queue(队列)数据结构时候用add()/offer()等方法来描述。(当然,更好的实现方式是多态。)


删除数据:

//删除头Nodepublic E removeFirst() {        final Node f = first;        if (f == null)            throw new NoSuchElementException();        return unlinkFirst(f);    }//删除操作private E unlinkFirst(Node f) {        // assert f == first && f != null;        final E element = f.item;        final Node next = f.next;        f.item = null;        f.next = null; // help GC        first = next;        if (next == null)            last = null;        else            next.prev = null;        size--;        modCount++;        return element;    }//删除尾Nodepublic E removeLast() {        final Node l = last;        if (l == null)            throw new NoSuchElementException();        return unlinkLast(l);    }//删除操作    private E unlinkLast(Node l) {        // assert l == last && l != null;        //拿到最后一个元素存放的数据        final E element = l.item;        //拿到最后一个元素的prev前元素的引用        final Node prev = l.prev;        //将它们赋值为null        l.item = null;        l.prev = null; // help GC        //现在前元素是list(最后一个Node)        last = prev;        //如果前元素已经是null说明没有Node了        if (prev == null)            first = null;        else            //说明前面还有元素,那么前元素的next就存放null            prev.next = null;        size--;        modCount++;        return element;    }

先看看简单的删除, 这里是指定删除最前跟最后的元素,所以只要判断删除后Node的prev或者next是否还有值,有就说明还有Node,没有就说明LinkedList已经为空了。

怎样才算删除了头/尾Node,只要它的next/prev为空,说明没有引用指向它了,那么我们就认为它从LinkedList里删除了,因为我们无法通过存储单元的引用找到这个Node,所以GC很快也会来回收掉这个Node。

这只是删除头尾Node,那要是删除中间的Node呢?这要跟下面的查找和插入一起看。


查找元素:

public E get(int index) {        checkElementIndex(index);        return node(index).item;    }Node node(int index) {        // assert isElementIndex(index);                //如果索引小于元素个数的一半,就从前遍历        if (index < (size >> 1)) {            Node x = first;            for (int i = 0; i < index; i++)                x = x.next;            return x;        } else {//否则从后遍历            Node x = last;            for (int i = size - 1; i > index; i--)                x = x.prev;            return x;        }    }

数组默认是有下标的,可以一次就取出所在位置的元素,但是LinkedList底层可没有维护这么一个数组,那怎么知道第几个元素是什么呢?

笨方法,我有size个元素,我不知道你指定的index在哪,那我一个一个找过去不就完事了?毕竟我的存储单元Node记得它旁边的单元的引用(地址)。

如果你的index比我size的一半还大,那我就从后面找,因为我是双端队列,有Last的引用(地址),所以可以调换两头。

所以,在LinkedList里面找元素可不容易,最多可能要找size/2次才能找到。

只要找到了想要的位置,那么插入和删除指定的这个Node就很简单了。

public E remove(int index) {        checkElementIndex(index);        return unlink(node(index));    }E unlink(Node x) {        // assert x != null;    //拿到所要删除的Node的item        final E element = x.item;    //后一个Node        final Node next = x.next;    //前一个Node        final Node prev = x.prev;    //如果前一个Node为null(说明是第一个Node)        if (prev == null) {            //那么后一个Node作为first            first = next;        } else {//否则说明前面有Node            //那前一个Node的下一个Node引用变为后一个Node            prev.next = next;            //当前的前引用变成null            x.prev = null;        }    //如果后一个Node为null(说明是最后一个Node)        if (next == null) {            //那么前一个Node作为last            last = prev;        } else {//否则说明后面还有Node            //那后一个Node的下一个Node引用变为前一个Node            next.prev = prev;            //当前的后引用变为null            x.next = null;        }    //保存的元素也设为null        x.item = null;    //元素-1        size--;    //修改次数+1        modCount++;        return element;    }    public void add(int index, E element) {        checkPositionIndex(index);        if (index == size)            linkLast(element);        else            linkBefore(element, node(index));    }    void linkBefore(E e, Node succ) {        // assert succ != null;        //要插入位置的前一个Node        final Node pred = succ.prev;        //新Node,前引用是前一个Node,后引用是当前位置的Node        final Node newNode = new Node<>(pred, e, succ);        //后一个Node的前引用变为这个新Node        succ.prev = newNode;        //如果没有前一个Node        if (pred == null)            //说明添加的就是第一个Node了            first = newNode;        else//说明前面还有Node            //将前一个Node的后引用变为这个新的Node            pred.next = newNode;        //元素+1        size++;        modCount++;    }

只是改变了存储单元Node里的prev和next,我们就可以认为这个Node被插入/删除了。

代码的注释配合着下图看,就会方便理解很多,其中注意区分源代码中的命名,最好拿笔记一下容易区分一些。

如果是插入元素,倒着看就可以了。


关于遍历:

我们可以了解到,LinkedList最大的性能消耗就在node(index)这步,这会需要去查找大量的元素。但是只要找到了这个元素所在的Node,插入跟删除就非常的方便了。

所以对于get(index)这个方法,我们需要非常小心的去使用,如果只想看一看这个位置的元素,可以用这个方法,但是如果是遍历LinkedList,千万不可以这样写:

for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {    linkedList.get(i).equals(Obj);}

这样对于每次循环,get总会从前或者从后走i次,不考虑get方法中>>1的优化的话,这是一种O(n^2)时间复杂度的做法,效率十分低下。

所以LinkedList提供了内部的Iterator迭代器供我们使用:

private class ListItr implements ListIterator {        private Node lastReturned;        private Node next;        private int nextIndex;        private int expectedModCount = modCount;        ListItr(int index) {            // assert isPositionIndex(index);            next = (index == size) ? null : node(index);            nextIndex = index;        }        public boolean hasNext() {            return nextIndex < size;        }        public E next() {            checkForComodification();            if (!hasNext())                throw new NoSuchElementException();            lastReturned = next;            next = next.next;            nextIndex++;            return lastReturned.item;        }

其实就是通过不断调用next()方法取得Node,然后再对Node做操作,这样时间复杂度就是O(n)了,不会有大量重复无用的遍历。

到此,相信大家对"怎么理解LinkedList源码"有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!

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