摘要：對于不可修改的列表來說，程序員需要實現(xiàn)列表迭代器的和方法介紹這個接口也是繼承類層次的核心接口，以求最大限度的減少實現(xiàn)此接口的工作量，由順序訪問數(shù)據(jù)存儲例如鏈接鏈表支持。

LinkedList雙向鏈表，實現(xiàn)了List的 雙向隊列接口，實現(xiàn)了所有l(wèi)ist可選擇性操作，允許存儲任何元素(包括null值)

所有的操作都可以表現(xiàn)為雙向性的，遍歷的時候會從首部到尾部進行遍歷，直到找到最近的元素位置

注意這個實現(xiàn)不是線程安全的, 如果多個線程并發(fā)訪問鏈表，并且至少其中的一個線程修改了鏈表的結(jié)構(gòu)，那么這個鏈表必須進行外部加鎖。(結(jié)構(gòu)化的操作指的是任何添加或者刪除至少一個元素的操作，僅僅對已有元素的值進行修改不是結(jié)構(gòu)化的操作)。

List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…)), 可以用這種鏈表做同步訪問，但是最好在創(chuàng)建的時間就這樣做，避免意外的非同步對鏈表的訪問

迭代器返回的iterators 和 listIterator方法會造成fail-fast機制：如果鏈表在生成迭代器之后被結(jié)構(gòu)化的修改了，除了使用iterator獨有的remove方法外，都會拋出并發(fā)修改的異常因此，在面對并發(fā)修改的時候，這個迭代器能夠快速失敗，從而避免非確定性的問題

java.util.LinkedList 繼承了 AbstractSequentialList 并實現(xiàn)了List , Deque , Cloneable 接口，以及Serializable 接口

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

類之間的繼承體系如下：

下面就對繼承樹中的部分節(jié)點進行大致介紹：

AbstractSequentialList 介紹：
這個接口是List一系列子類接口的核心接口，以求最大限度的減少實現(xiàn)此接口的工作量，由順序訪問數(shù)據(jù)存儲(例如鏈接鏈表)支持。對于隨機訪問的數(shù)據(jù)(像是數(shù)組)，AbstractList 應(yīng)該優(yōu)先被使用這個接口可以說是與AbstractList類相反的，它實現(xiàn)了隨機訪問方法，提供了get(int index),set(int index,E element), add(int index,E element) and remove(int index)方法
對于程序員來說：
要實現(xiàn)一個列表，程序員只需要擴展這個類并且提供listIterator 和 size方法即可。
對于不可修改的列表來說， 程序員需要實現(xiàn)列表迭代器的 hasNext(), next(), hasPrevious(),
previous 和 index 方法
AbstractList 介紹：
這個接口也是List繼承類層次的核心接口，以求最大限度的減少實現(xiàn)此接口的工作量，由順序訪問
數(shù)據(jù)存儲(例如鏈接鏈表)支持。對于順序訪問的數(shù)據(jù)(像是鏈表)，AbstractSequentialList 應(yīng)該優(yōu)先被使用，
如果需要實現(xiàn)不可修改的list，程序員需要擴展這個類，list需要實現(xiàn)get(int) 方法和List.size()方法
如果需要實現(xiàn)可修改的list，程序員必須額外重寫set(int,Object) set(int,E)方法(否則會拋出
UnsupportedOperationException的異常)，如果list是可變大小的，程序員必須額外重寫add(int,Object) , add(int, E) and remove(int) 方法
AbstractCollection 介紹：
這個接口是Collection接口的一個核心實現(xiàn)，盡量減少實現(xiàn)此接口所需的工作量
為了實現(xiàn)不可修改的collection，程序員應(yīng)該繼承這個類并提供呢iterator和size 方法
為了實現(xiàn)可修改的collection，程序團需要額外重寫類的add方法，iterator方法返回的Iterator迭代器也必須實現(xiàn)remove方法

上面看完了LinkedList 的繼承體系之后，來看看LinkedList的基本方法說明

字比較小，可能有些不清晰，下面我就來對上面圖片做一個大致介紹：

添加
    add():
    ----> 1. add(E e) :  直接在"末尾"處添加元素
  ----> 2. add(int index,E element) : 在"指定索引處添"加元素
  ----> 3. addAll(Collections c) : 在"末尾"處添加一個collection集合
  ----> 4. addAll(int index,Collections c)：在"指定位置"添加一個collection集合
  ----> 5. addFirst(E e): 在"頭部"添加指定元素
  ----> 6. addLast(E e): 在"尾部"添加指定元素
  
  offer():
  ----> 1. offer(E e)： 在鏈表"末尾"添加元素
  ----> 2. offerFirst(E e): 在"鏈表頭"添加指定元素
  ----> 3. offerLast(E e): 在"鏈表尾"添加指定元素
  
  push(E e): 在"頭部"壓入元素
  
移除
  
  poll()：
  ----> 1. poll(): 訪問并移除"首部"元素
  ----> 2. pollFirst(): 訪問并移除"首部"元素
  ----> 3. pollLast(): 訪問并移除"尾部"元素
  
  pop(): 從列表代表的堆棧中彈出元素，從"頭部"彈出
  
  remove(): 
  ----> 1. remove(): 移除并返回"首部"元素
  ----> 2. remove(int index) : 移除"指定索引"處的元素
  ----> 3. remove(Object o): 移除指定元素
  ----> 4. removeFirst(): 移除并返回"第一個"元素
  ----> 5. removeFirstOccurrence(Object o): 從頭到尾遍歷，移除"第一次"出現(xiàn)的元素
  ----> 6. removeLast(): 移除并返回"最后一個"元素
  ----> 7. removeLastOccurrence(Object o): 從頭到尾遍歷，移除"最后一次"出現(xiàn)的元素
  
  clear(): 清空所有元素
  
訪問

    peek(): 
  ----> 1. peek(): 只訪問，不移除"首部"元素
  ----> 2. peekFirst(): 只訪問，不移除"首部"元素，如果鏈表不包含任何元素，則返回null
  ----> 3. peekLast(): 只訪問，不移除"尾部"元素，如果鏈表不包含任何元素，返回null
  
  element(): 只訪問，不移除"頭部"元素
    
  get():
  ----> 1. get(int index): 返回"指定索引"處的元素
  ----> 2. getFirst(): 返回"第一個"元素
  ----> 3. getLast(): 返回"最后一個"元素

  indexOf(Object o): 檢索某個元素"第一次"出現(xiàn)所在的位置
  LastIndexOf(Object o): 檢索某個元素"最后一次"出現(xiàn)的位置
  
 其他
 
     clone() : 返回一個鏈表的拷貝，返回值為Object 類型
      contains(Object o): 判斷鏈表是否包含某個元素
      descendingIterator(): 返回一個迭代器，里面的元素是倒敘返回的
      listIterator(int index) : 在指定索引處創(chuàng)建一個"雙向遍歷迭代器"
    set(int index, E element): 替換某個位置處的元素
      size() : 返回鏈表的長度
      spliterator(): 創(chuàng)建一個后期綁定并快速失敗的元素
      toArray(): 將鏈表轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)組返回
  

學(xué)以致用，熟悉了上面基本方法之后，來簡單做一個demo測試一下上面的方法：

/** 
 * 此方法描述
 * LinedList 集合的基本使用
 */
public class LinkedListTest {

    public static void main(String[] args) {

        LinkedList list = new LinkedList<>();
        list.add("111");
        list.add("222");
        list.add("333");
        list.add(1,"123");

        // 分別在頭部和尾部添加元素
        list.addFirst("top");
        list.addLast("bottom");
        System.out.println(list);

        // 數(shù)組克隆
        Object listClone = list.clone();
        System.out.println(listClone);

        // 創(chuàng)建一個首尾互換的迭代器
        Iterator it = list.descendingIterator();
        while (it.hasNext()){
            System.out.print(it.next() + " ");
        }
        System.out.println();
        list.clear();
        System.out.println("list.contains("111") ? " + list.contains("111"));

        Collection collec = Arrays.asList("123","213","321");
        list.addAll(collec);
        System.out.println(list);
        System.out.println("list.element = " + list.element());
        System.out.println("list.get(2) = " + list.get(2));
        System.out.println("list.getFirst() = " + list.getFirst());
        System.out.println("list.getLast() = " + list.getLast());

        // 檢索指定元素出現(xiàn)的位置
        System.out.println("list.indexOf(213) = " + list.indexOf("213"));
        list.add("123");
        System.out.println("list.lastIndexOf(123) = " + list.lastIndexOf("123"));
        // 在首部和尾部添加元素
        list.offerFirst("first");
        list.offerLast("999");
        System.out.println("list = " + list);
        list.offer("last");
        // 只訪問，不移除指定元素
        System.out.println("list.peek() = " + list.peek());
        System.out.println("list.peekFirst() = " + list.peekFirst());
        System.out.println("list.peekLast() = " + list.peekLast());

        // 訪問并移除元素
        System.out.println("list.poll() = " + list.poll());
        System.out.println("list.pollFirst() = " + list.pollFirst());
        System.out.println("list.pollLast() = " + list.pollLast());
        System.out.println("list = " + list);
        // 從首部彈出元素
        list.pop();
        // 壓入元素
        list.push("123");
        System.out.println("list.size() = " + list.size());
        System.out.println("list = " + list);

        // remove操作
        System.out.println(list.remove());
        System.out.println(list.remove(1));
        System.out.println(list.remove("999"));
        System.out.println(list.removeFirst());
        System.out.println("list = " + list);

        list.addAll(collec);
        list.addFirst("123");
        list.addLast("123");
        System.out.println("list = " + list);
        list.removeFirstOccurrence("123");
        list.removeLastOccurrence("123");
        list.removeLast();
        System.out.println("list = " + list);
        list.addFirst("top");
        list.addLast("bottom");
        list.set(2,"321");
        System.out.println("list = " + list);
        System.out.println("--------------------------");

        // 創(chuàng)建一個list的雙向鏈表
        ListIterator listIterator = list.listIterator();
        while(listIterator.hasNext()){
            // 移到list的末端
            System.out.println(listIterator.next());
        }
        System.out.println("--------------------------");
        while (listIterator.hasPrevious()){
            // 移到list的首端
            System.out.println(listIterator.previous());
        }    
    }
}

Console:

-------1------- [top, 111, 123, 222, 333, bottom]
-------2-------[top, 111, 123, 222, 333, bottom]
bottom 333 222 123 111 top 
list.contains("111") ? false
[123, 213, 321]
list.element = 123
list.get(2) = 321
list.getFirst() = 123
list.getLast() = 321
list.indexOf(213) = 1
list.lastIndexOf(123) = 3
-------4------- [first, 123, 213, 321, 123, 999]
list.peek() = first
list.peekFirst() = first
list.peekLast() = last
list.poll() = first
list.pollFirst() = 123
list.pollLast() = last
-------5------- [213, 321, 123, 999]
list.size() = 4
-------6------- [123, 321, 123, 999]
123
123
true
321
-------7------- []
-------8------- [123, 123, 213, 321, 123]
list = [123, 213]
-------9------- [top, 123, 321, bottom]
--------------------------
top
123
321
bottom
--------------------------
bottom
321
123
top

LinkedList內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一個雙向鏈表具體示意圖如下

每一個鏈表都是一個Node節(jié)點，由三個元素組成

private static class Node {
          // Node節(jié)點的元素
        E item;
          // 指向下一個元素
        Node next;
          // 指向上一個元素
        Node prev;

          // 節(jié)點構(gòu)造函數(shù)
        Node(Node prev, E element, Node next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
}

first 節(jié)點也是頭節(jié)點， last節(jié)點也是尾節(jié)點

LinkedList 中有三個元素，分別是

transient int size = 0; // 鏈表的容量

transient Node first; // 指向第一個節(jié)點

transient Node last; // 指向最后一個節(jié)點

LinkedList 有兩個構(gòu)造函數(shù)，一個是空構(gòu)造函數(shù)，不添加任何元素，一種是創(chuàng)建的時候就接收一個Collection集合。

    /**
     * 空構(gòu)造函數(shù)
     */
    public LinkedList() {}

    /**
     * 創(chuàng)建一個包含指定元素的構(gòu)造函數(shù)
     */
    public LinkedList(Collection c) {
      this();
      addAll(c);
    }

前言: 此源碼是作者根據(jù)上面的代碼示例一步一步跟進去的，如果有哪些疑問或者講的不正確的地方，請與作者聯(lián)系。

添加

添加的具體流程示意圖：

包括方法有：

add(E e)

add(int index, E element)

addAll(Collection c)

addAll(int index, Collection c)

addFirst(E e)

addLast(E e)

offer(E e)

offerFirst(E e)

offerLast(E e)

下面對這些方法逐個分析其源碼：

add(E e) ：

        // 添加指定元素至list末尾
    public boolean add(E e) {
          linkLast(e);
          return true;
    }

        // 真正添加節(jié)點的操作
    void linkLast(E e) {
      final Node l = last;
        // 生成一個Node節(jié)點
      final Node newNode = new Node<>(l, e, null);
      last = newNode;
        // 如果l = null，代表的是第一個節(jié)點，所以這個節(jié)點即是頭節(jié)點
        // 又是尾節(jié)點
      if (l == null)
          first = newNode;
      else
        // 如果不是的話，那么就讓該節(jié)點的next 指向新的節(jié)點
          l.next = newNode;
      size++;
      modCount++;
      }

比如第一次添加的是111，此時鏈表中還沒有節(jié)點，所以此時的尾節(jié)點last 為null, 生成新的節(jié)點，所以   此時的尾節(jié)點也就是111，所以這個 111 也是頭節(jié)點，再進行擴容，修改次數(shù)對應(yīng)增加 
第二次添加的是 222， 此時鏈表中已經(jīng)有了一個節(jié)點，新添加的節(jié)點會添加到尾部，剛剛添加的111 就當(dāng)作頭節(jié)點來使用，222被添加到111的節(jié)點后面。 

add(int index,E e) :

        /**
      *在指定位置插入指定的元素
      */
    public void add(int index, E element) {
        // 下標(biāo)檢查
        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)
              // 如果需要插入的位置和鏈表的長度相同，就在鏈表的最后添加
            linkLast(element);
        else
              // 否則就鏈接在此位置的前面
            linkBefore(element, node(index));
    }

    
        // 越界檢查
    private void checkPositionIndex(int index) {
          if (!isPositionIndex(index))
              throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }

        // 判斷參數(shù)是否是有效位置(對于迭代或者添加操作來說)
        private boolean isPositionIndex(int index) {
        return index >= 0 && index <= size;
    }

        // linkLast 上面已經(jīng)介紹過

        // 查找索引所在的節(jié)點
        Node node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);

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

        // 在非空節(jié)點插入元素
        void linkBefore(E e, Node succ) {
        // assert succ != null;
          // succ 即是插入位置的節(jié)點
            // 查找該位置處的前面一個節(jié)點
        final Node pred = succ.prev;
        final Node newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

例如在位置為1處添加值為123 的元素，首先對下標(biāo)進行越界檢查，判斷這個位置是否等于鏈表的長度，如果與鏈表長度相同，就往最后插入，如果不同的話，就在索引的前面插入。
下標(biāo)為1 處并不等于索引的長度，所以在索引前面插入，首先對查找 1 這個位置的節(jié)點是哪個，并獲取這個節(jié)點的前面一個節(jié)點，在判斷這個位置的前一個節(jié)點是否為null，如果是null，那么這個此處位置的元素就被當(dāng)作頭節(jié)點，如果不是的話，頭節(jié)點的next 節(jié)點就指向123

addFirst(E e) :

        // 在頭節(jié)點插入元素
        public void addFirst(E e) {
        linkFirst(e);
    }

        
        private void linkFirst(E e) {
          // 先找到first 節(jié)點
        final Node f = first;
        final Node newNode = new Node<>(null, e, f);
        first = newNode;
        if (f == null)
              // f 為null，也就代表著沒有頭節(jié)點
            last = newNode;
        else
            f.prev = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

例如要添加top 元素至鏈表的首部，需要先找到first節(jié)點，如果first節(jié)點為null，也就說明沒有頭節(jié)點，如果不為null，則頭節(jié)點的prev節(jié)點是新插入的節(jié)點。

addLast(E e) :

        /**
        *     在末尾處添加節(jié)點
        */
        public void addLast(E e) {
        linkLast(e);
    }
        
        // 鏈接末尾處的節(jié)點
        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++;
    }
        

方法邏輯與在頭節(jié)點插入基本相同

addAll(Collections c) :

        /**
        * 在鏈表中批量添加數(shù)據(jù)
        */
        public boolean addAll(Collection c) {
        return addAll(size, c);
    }

        public boolean addAll(int index, Collection c) {
               // 越界檢查
        checkPositionIndex(index);
                
          // 把集合轉(zhuǎn)換為數(shù)組
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        if (numNew == 0)
            return false;

        Node pred, succ;
          // 直接在末尾添加，所以index = size
        if (index == size) {
            succ = null;
            pred = last;
        } else {
            succ = node(index);
            pred = succ.prev;
        }
                
          // 遍歷每個數(shù)組
        for (Object o : a) {
            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
              // 先對應(yīng)生成節(jié)點，再進行節(jié)點的鏈接
            Node newNode = new Node<>(pred, e, null);
            if (pred == null)
                first = newNode;
            else
                pred.next = newNode;
            pred = newNode;
        }

        if (succ == null) {
            last = pred;
        } else {
            pred.next = succ;
            succ.prev = pred;
        }

        size += numNew;
        modCount++;
        return true;
    }

Collection collec = Arrays.asList("123","213","321");
list.addAll(collec);

例如要插入一個Collection為123,213,321 的集合，沒有指定插入元素的位置，默認(rèn)是向鏈表的尾部進行鏈接，首先會進行數(shù)組越界檢查，然后會把集合轉(zhuǎn)換為數(shù)組，在判斷數(shù)組的大小是否為0，為0返回，不為0，繼續(xù)下面操作
因為是直接向鏈尾插入，所以index = size，然后遍歷每個數(shù)組，首先生成對應(yīng)的節(jié)點，在對節(jié)點進行鏈接，因為succ 是null，此時last 節(jié)點 = pred，這個時候的pred節(jié)點就是遍歷數(shù)組完成后的最后一個節(jié)點
然后再擴容數(shù)組，增加修改次數(shù)

addAll(Collections c) : 這個方法的源碼同上

offer也是對元素進行添加操作，源碼和add方法相同

offerFirst(E e)和addFirst(E e) 源碼相同

offerLast(E e)和addLast(E e) 源碼相同)

push(E e) 和addFirst(E e) 源碼相同

取出元素

包括方法有：

peek()

peekFirst()

peekLast()

element()

get(int index)

getFirst()

getLast()

indexOf(Object o)

lastIndexOf(Object o)

peek()

        /**
        *    只是訪問，但是不移除鏈表的頭元素
        */
        public E peek() {
        final Node f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
    }

peek() 源碼比較簡單，直接找到鏈表的第一個節(jié)點，判斷是否為null，如果為null，返回null，否則返回鏈?zhǔn)椎脑?/strong>

        /**
        * 訪問，但是不移除鏈表中的最后一個元素
        * 或者返回null如果鏈表是空鏈表
        */
        public E peekLast() {
        final Node l = last;
        return (l == null) ? null : l.item;
    }

源碼也比較好理解

        /**
        * 只是訪問，但是不移除鏈表的第一個元素
        */
        public E element() {
        return getFirst();
    }

        public E getFirst() {
        final Node f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return f.item;
    }

與peek()相同的地方都是訪問鏈表的第一個元素，不同是element元素在鏈表為null的時候會報空指針異常

        /*
        * 返回鏈表中指定位置的元素
        */ 
        public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }

        // 返回指定索引下的元素的非空節(jié)點
        Node node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);

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

get(int index)源碼也是比較好理解，首先對下標(biāo)進行越界檢查，沒有越界的話直接找到索引位置對應(yīng)的node節(jié)點，進行返回

        /*
        * 返回第一次出現(xiàn)指定元素的位置，或者-1如果不包含指定元素。
        */
        public int indexOf(Object o) {
        int index = 0;
        if (o == null) {
            for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null)
                    return index;
                index++;
            }
        } else {
            for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item))
                    return index;
                index++;
            }
        }
        return -1;
    }

兩種情況：

如果需要檢索的元素是null，對元素鏈表進行遍歷，返回x的元素為空的位置
如果需要檢索的元素不是null，對元素的鏈表遍歷，直到找到相同的元素，返回元素下標(biāo)

        /*
        * 返回最后一次出現(xiàn)指定元素的位置，或者-1如果不包含指定元素。
        */
        public int lastIndexOf(Object o) {
        int index = size;
        if (o == null) {
            for (Node x = last; x != null; x = x.prev) {
                index--;
                if (x.item == null)
                    return index;
            }
        } else {
            for (Node x = last; x != null; x = x.prev) {
                index--;
                if (o.equals(x.item))
                    return index;
            }
        }
        return -1;
    }

從IndexOf(Object o)源碼反向理解

        /*
        * 訪問并移除鏈表中指定元素
        */
        public E poll() {
        final Node f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }

        // 斷開第一個非空節(jié)點
        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;
    }

poll()方法也比較簡單直接，首先通過Node方法找到第一個鏈表頭，然后把鏈表的元素和鏈表頭指向的next元素置空，再把next節(jié)點的元素變?yōu)轭^節(jié)點的元素

            
    /*
        * 彈出鏈表的指定元素，換句話說，移除并返回鏈表中第一個元素
      */
    public E removeFirst() {
      final Node f = first;
      if (f == null)
        throw new NoSuchElementException();
      return unlinkFirst(f);
    }

    // unlinkFirst 源碼上面