源码解析jdk7.0集合：LinkedList的底层实现原理.pdf

在深入分析JDK 7.0中LinkedList集合的底层实现原理前，我们首先需要了解LinkedList的基本概念。LinkedList，即双向链表，是一种通过双向指针相互连接的数据结构，每个节点包含数据域以及指向前驱和后继节点的指针。这种结构使得LinkedList能够在头部和尾部进行高效的操作，例如添加和删除节点。然而，当涉及到链表中间位置的操作时，通常需要遍历链表，因此操作效率较低。 接下来，我们将通过JDK 7.0的源码，深入探讨LinkedList的底层实现原理。 LinkedList实现了List接口，因此它是一个有序列表。它还实现了Deque接口，这意味着LinkedList支持双端队列的操作。除了这些接口之外，LinkedList还是Cloneable和java.io.Serializable的，表示它可以被克隆以及序列化。 在存储结构上，LinkedList使用了Node类来定义节点。Node内部类包含三个成员变量：item、next和prev。其中，item是节点的数据域，next指针指向后继节点，而prev指针指向前驱节点。LinkedList类中有三个重要的成员变量：size、first和last。size是用transient修饰的，意味着它不会被序列化，它记录了列表中元素的数量。first和last分别指向链表的头节点和尾节点。这种设计使得LinkedList在头尾操作时非常高效。 LinkedList的构造方法有两种：无参数构造方法和带有一个参数的构造方法。无参数的构造方法将创建一个空链表。带有参数的构造方法接收一个实现了Collection接口的对象，然后将集合中的所有元素添加到LinkedList中。这个过程是通过调用addAll方法来实现的。 LinkedList添加元素的操作主要有三种情形：在链表头部添加、在链表尾部添加和在链表中间位置添加。在链表头部添加元素的操作通过addFirst方法实现，它会创建一个新的Node节点，然后更新first指针指向新节点。在链表尾部添加元素的操作通过addLast方法实现，它同样会创建一个新的Node节点，然后更新last指针指向新节点。在链表中间位置添加元素的操作通过add方法实现，首先需要通过get方法查找目标位置的节点，然后在两个节点之间插入新节点。由于涉及到遍历，这种操作效率较低。 在具体源码分析中，Node节点内部类的实现是LinkedList的基础。Node内部类的定义方式是： ```java 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; } } ``` 上述代码定义了一个泛型类Node，它包含三个成员变量：item、next和prev，分别对应节点存储的数据、指向后继节点的指针以及指向前驱节点的指针。 LinkedList类的构造方法如下： ```java public LinkedList() { } public LinkedList(Collection<? extends E> c) { this(); addAll(c); } ``` 无参构造方法直接创建一个空的LinkedList对象。而带有一个Collection参数的构造方法，则在创建LinkedList对象后，调用addAll方法将传入的集合中的所有元素添加到LinkedList中。 LinkedList类的add方法提供了向链表中添加元素的能力。add方法通常分为三个部分： 1. 在链表头部添加元素，使用addFirst(E e)方法： ```java public void addFirst(E e) { linkFirst(e); } 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++; } ``` 2. 在链表尾部添加元素，使用addLast(E e)方法： ```java public void addLast(E e) { linkLast(e); } 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++; } ``` 3. 在链表中间位置添加元素，使用add(int index, E element)方法： ```java public void add(int index, E element) { checkPositionIndex(index); if (index == size) linkLast(element); else linkBefore(element, node(index)); } ``` 当插入位置为链表尾部时，调用linkLast方法；当插入位置不是尾部时，调用linkBefore方法，该方法会找到指定位置的节点，然后在该节点前插入新节点。 JDK 7.0中的LinkedList集合实现通过双向链表提供了高效的元素插入和删除操作，尤其在链表的头部和尾部，但在链表中间的插入和删除则效率较低，因为它需要先定位到具体位置。通过对源码的深入剖析，我们可以更好地理解LinkedList的内部工作原理，并在实际应用中更加合理地使用它。