1. 整体架构

LinkedList 适用于要求有顺序、并且会按照顺序进行迭代的场景。LinkedList 底层数据结构是一个双向链表，整体结构如下图所示：

因为是个双向链表，所以只要机器内存足够强大，LinkedList 是没有大小限制的。

链表中的每个元素叫做 Node，看下 Node 的组成部分：

private static class Node<E> {
    E item;// 节点值
    Node<E> next; // 指向的下一个节点
    Node<E> prev; // 指向的前一个节点
    // 初始化参数顺序分别是：前一个节点、本身、后一个节点
    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

2. 源码解析

2.1 节点新增

新增节点时，我们可以选择新增到链表头部，还是新增到链表尾部，add 方法默认是从尾部开始新增，addFirst 方法是从头部开始新增，我们分别来看下两种不同的新增方式：

从尾部新增（默认）

public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}
public void addLast(E e) {
    linkLast(e);
}
// 从尾部开始追加节点
void linkLast(E e) {
    // 把尾节点数据暂存
    final Node<E> l = last;
    // 新建新的节点，l 是前一个节点，e 是当前节点的值，后一个节点是 null
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    //新建的节点放在尾部
    last = newNode;
    //如果链表为空，头部和尾部是同一个节点，都是新建的节点
    if (l == null)
        first = newNode;
    //否则把前尾节点的下一个节点，指向当前尾节点。
    else
        l.next = newNode;
    //大小和版本更改
    size++;
    modCount++;
}

从头部新增

public void addFirst(E e) {
    linkFirst(e);
}

// 从头部追加
private void linkFirst(E e) {
    //头节点赋值给临时变量
    final Node<E> f = first;
    //新建节点，前一个节点指向null，e是新建节点的值，f 是新建节点的下一个节点
    final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
    //新建节点成为头节点
    first = newNode;
    //头节点为空，就是链表为空，头尾节点是一个节点。
    if (f == null)
        last = newNode;
    //上一个头节点的前一个节点就是当前节点
    else
        f.prev = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

头部追加节点和尾部追加节点非常类似，只是前者是移动头节点的 prev 指向，后者是移动尾节点的 next 指向。

2.2 节点删除

public E removeFirst() {
    final Node<E> f = first;
    if (f == null)
        throw new NoSuchElementException();
    return unlinkFirst(f);
}

// 从头删除节点 f 是链表头节点
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
    // 拿出头节点的值，作为方法的返回值
    final E element = f.item;
    // 拿出头节点的下一个节点
    final Node<E> next = f.next;
    //帮助 GC 回收头节点
    f.item = null;
    f.next = null;
    // 头节点的下一个节点成为头节点
    first = next;
    //如果 next 为空，表明链表为空
    if (next == null)
        last = null;
    //链表不为空，头节点的前一个节点指向 null
    else
        next.prev = null;
    //修改链表大小和版本
    size--;
    modCount++;
    return element;
}

从源码中我们可以了解到，链表结构的节点新增、删除都非常简单，仅仅把前后节点的指向修改下就好了，所以 LinkedList 新增和删除速度很快。

2.3 节点查询

相较于增删改，链表查询操作是比较慢的，需要挨个循环查找才行。

public E get(int index) {
    checkElementIndex(index);
    return node(index).item;
}

// 根据链表索引位置查询节点
Node<E> node(int index) {
    // index 处于队列的前半部分，从头开始找
    if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> x = first;
        // 直到 for 循环到 index 的前一个 node
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
    } else {// index 处于队列的后半部分，从尾开始找
        Node<E> x = last;
        // 直到 for 循环到 index 的后一个 node
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}

从源码中我们可以发现，LinkedList 并没有采用从头循环到尾的做法，而是采取了简单二分法，首先看看 index 是在链表的前半部分，还是后半部分。如果是前半部分，就从头开始寻找，反之亦然。通过这种方式，使循环的次数至少降低了一半，提高了查找的性能，这种思想值得我们借鉴。