链式存储线性表（LinkedList）数据结构解析
LinkedList内部是通过链表来实现的
一、节点分析
LinkedList内部是通过链表来实现的，那么就少不了节点，所以在源码中必然能找到这样一个节点。
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;
}
}节点中定义了三个成员变量：E item（节点的存储内容）、Node next（记录下一个节点的指针）、Node prev（记录后一个节点的指针），其构造方法我觉得很巧妙，该构造函数的三个参数中就包含了它的前一个节点，节点保存的内容，和它的后一个节点，只要通过这个构造函数new出的新节点就自动实现了节点间的链接，在后面的增删改查操作中我们会发现，通过这个构造方法我们可以省去很多Node next和Node prev指针指来指去的操作。
二、LinkedList的核心操作方法
在LinkedList中有可以看到这样两个成员变量Node first和Node last
/**
* Pointer to first node.
* Invariant: (first == null && last == null) ||
* (first.prev == null && first.item != null)
*/
transient Node<E> first;
/**
* Pointer to last node.
* Invariant: (first == null && last == null) ||
* (last.next == null && last.item != null)
*/
transient Node<E> last;这个两个成员变量很关键，主要用来记录链表的头和尾，这样方便我们在CRUD操作的过程中来查找到相应位置的节点。通过分析源码可以知道LinkedList其实是用的是双向链表来实现的。
在分析一个数据结构的时候，从相关add方法分析走能很好的理清数据结构的脉络。
- linkFirst方法的分析 可以看到在addFirst的方法中其实是调用的linkFirst方法。 /** * Inserts the specified element at the beginning of this list. * * @param e the element to add */ public void addFirst(E e) { linkFirst(e); } 接下来看看linkFirst方法是如何实现节点间操作的：
/**
* 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++;
}linkFirst顾名思义，就是将节点链接到第一个。该方法首先是拿到链表的first(第一个）节点，然后通过那个巧妙的节点构造函数构造出一个新节点，然后将记录链表头的first指向这个新的节点，如果之前那个记录链表头的first节点等于null，说明当前链表中还没有一个节点（空链表）,所以就将记录链表尾的last节点也指向这个新节点；如果之前那个记录链表头的first节点不为null，那么就将之前的第一个节点的prev指针指向新节点，在节点的构造函数中就完成了新节点的next指针指向之前的第一个节点，所以这样就形成了节点间的双向记录。
- linkLast方法的分析 可以看到在addLast的方法中其实是调用的linkLast方法。
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* <p>This method is equivalent to {
@link
#add}.
*
*
@param
e the element to add
*/
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}再来看看linkLast方法是如何实现的：
/**
* Links e as last element.
*/
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++;
}这个方法是不是和linkFirst方法很像，它首先是拿到记录链表的last节点，然后又通过那个巧妙的构造方法构造一个新的节点，最后同样是判断之前记录链表的last节点为不为null，如果为null说明链表依然是空的，所以就将记录链表头的first指向该新节点，如果不为null说明链表之前已经有节点了，此时只需要将之前的那个尾节点的next指针指向当前新节点即可，同样是构造方法帮助我们完成了新节点的prev指针指向前一个节点。所以我觉得那个节点的构造函数很巧妙。
- linkBefore方法的分析 这个方法是比较重要也比较难理解的方法，先来看看这个函数的代码： /** * Inserts element e before non-null Node succ. */ void linkBefore(E e, Node<E> succ) { // assert succ != null; final Node<E> pred = succ.prev; final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ); succ.prev = newNode; if (pred == null) first = newNode; else pred.next = newNode; size++; modCount++; }
虽然代码和简洁，但却比较难理解，这个方法的两个参数分别表示：插入新节点的元素、需要在哪个节点前插入的节点。结合下面的这张图来分析：
比如我现在想在Node3前面插入一个节点，那么当前的succ = Node3，所以这句代码final Node pred = succ.prev;执行后pred = Node2，再通过那个巧妙的节点构造函数就将新节点链接上去了，如图：
这时候再通这句代码succ.prev = newNode;就Node3的prev指针指向了插入的新节点。后面的判读pred为不为null是为了知道是不是再第一个节点前插入新节点，如果是在第一个节点前插入新节点，那么就将记录链表头的first指针指向新节点，否则就pred的next指针指向插入的新节点，这样就完成了 新节点的插入操作。如图：
- unlinkFirst方法的分析
/**
* Unlinks non-null first node f.
*/
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final Node<E> 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;
}该方法是移除第一个节点，首先是通过传入的first指针拿到第一个节点的内容，然后拿到它的下一个节点，再将第一个节点的内容和指向下个节点的next指针置空，方便GC回收。下一步便是将记录头节点的first指向final Node next = f.next;拿到的这个节点，如果这个的节点为空，那么last = null（说明链表在移除第一个节点前只有一个节点），否则就将拿到的这个节点中的prev指针置空，表示这个节点就是第一个节点。
- unlinkLast方法的分析
/**
* Unlinks non-null last node l.
*/
private E unlinkLast(Node<E> l) {
// assert l == last && l != null;
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev;
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
last = prev;
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
size--;
modCount++;
return element;
}这个方法和unlinkFirst的实现基本差不多，此方法的作用是移除链表中的最后一个节点。只要清楚了unlinkFirst这个方法，那么unlinkLast也就清楚了。
- unlink方法的分析
/**
* Unlinks non-null node x.
*/
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}此方法是移除链表中指定的节点，在移除这个节点前肯定需要拿到这个节点prev指针和next指针所记录的节点，并需要判断prev指针和next是否为空，prev指针为空表示这个节点就是第一个节点，next指针为空表示这个节点就是最后一个节点。关键代码便是通过判断将拿到的prev节点的next指针指向拿到的next节点，以及将拿到的next节点的prev指针指向拿到的prev节点。
三、LinkedList中的经典算法
在LinkedList中有一个根据索引查找相应节点的方法，此方法的源码如下：
/**
* Returns the (non-null) Node at the specified element index.
*/
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(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;
}
}在这个方法中可以看到用到了折半查找的算法，当传入一个索引后会判断index < (size >> 1)，如果index小于size的一半，则从前往后找节点；否则就从后往前找节点。
通过对LinkedList的分析后，对数据结构中的链表有了新的认识，在LinkedList中用的链表是双向链表，其实通过双向循环链表也可以来实现，如果是通过双向循环链表可以不需要last这个记录链表尾的变量了，只需要一个first变量记录链表的头，也可以实现从前往后和从后往前的查找等操作。
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