LinkedList源码深入解析

LinkedList是Java集合框架中另一个重要的实现，它基于双向链表实现，提供了高效的插入和删除操作。在本文中，我们将深入解析LinkedList的源码，特别关注其双向链表结构、添加和删除操作，以及与ArrayList的一些区别。

1. 双向链表结构

LinkedList内部采用双向链表作为基本数据结构。每个节点包含了数据元素、前驱节点和后继节点。以下是LinkedList的主要属性：

transient int size = 0;  // 实际元素个数
transient Node<E> first;  // 链表的头节点
transient Node<E> last;   // 链表的尾节点

Node是LinkedList内部定义的一个节点类，用于表示链表中的每个元素：

private static class Node<E> {
    E item;            // 数据元素
    Node<E> next;      // 后继节点
    Node<E> prev;      // 前驱节点

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

2. 添加元素

LinkedList提供了多个添加元素的方法，其中最常用的是add方法。在添加元素时，会根据添加位置的不同，选择不同的添加策略。

// 在链表尾部添加元素
public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}

// 在指定位置插入元素
public void add(int index, E element) {
    checkPositionIndex(index);

    if (index == size) {
        linkLast(element);
    } else {
        linkBefore(element, node(index));
    }
}

其中，linkLast方法用于在链表尾部添加元素，而linkBefore方法用于在指定位置之前插入元素。这些方法的实现涉及了节点的创建、指针的调整等细节。

3. 删除元素

LinkedList提供了多个删除元素的方法，最常用的是remove方法。在删除元素时，同样会根据删除位置的不同，选择不同的删除策略。

// 删除链表头部元素
public E remove() {
    return unlinkFirst();
}

// 删除指定位置的元素
public E remove(int index) {
    checkElementIndex(index);
    return unlink(node(index));
}

其中，unlinkFirst方法用于删除链表头部的元素，而unlink方法用于删除指定位置的元素。这些方法的实现同样涉及了节点的移动、指针的调整等细节。

4. 与ArrayList的区别

与ArrayList相比，LinkedList在插入和删除元素的操作上更加高效。因为在链表中，插入和删除一个元素只需要改变相邻节点的指针，而在数组中，需要进行元素的移动。但是在随机访问元素上，ArrayList由于其基于数组的实现，具有更好的性能。

5. 迭代器实现

LinkedList同样提供了迭代器实现，用于在集合上进行遍历。ListItr是内部定义的迭代器类，其实现了ListIterator接口。

private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
    // ... 省略其他方法 ...
}

ListItr类继承了Itr类，其中Itr是LinkedList内部定义的一个迭代器基类。

6. 总结

通过深入解析LinkedList的源码，我们不仅了解了其基本结构和关键方法的实现，还熟悉了其双向链表的特点、添加和删除元素的操作以及与ArrayList的一些区别。LinkedList作为Java集合框架中常用的类之一，在特定的场景下能够提供更高效的操作。源码解读不仅有助于理解链表数据结构的实现，也能提升我们对集合框架的整体认识。