一、 概述LinkedList

1.1 LinkedList簡(jiǎn)介

LinkedList是Java中的一種雙向鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)類，它實(shí)現(xiàn)了List和Deque接口。

LinkedList的特點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：

1. 鏈表結(jié)構(gòu)：LinkedList內(nèi)部使用鏈表來(lái)存儲(chǔ)元素，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包含當(dāng)前元素的值以及指向前一個(gè)節(jié)點(diǎn)和后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的引用。這種鏈表結(jié)構(gòu)使得插入和刪除元素的操作效率較高。
2. 雙向訪問(wèn)：每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有指向前一個(gè)節(jié)點(diǎn)和后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的引用，這使得在LinkedList中可以通過(guò)前向或后向遍歷訪問(wèn)元素，而不需要像ArrayList那樣進(jìn)行元素的整體移動(dòng)。
3. 動(dòng)態(tài)大小：LinkedList沒(méi)有固定的容量限制，可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地添加或刪除元素，并且不會(huì)出現(xiàn)數(shù)組擴(kuò)容的情況。
4. 隨機(jī)訪問(wèn)較慢：由于LinkedList是基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此在訪問(wèn)特定索引位置的元素時(shí)，需要從頭或尾部開(kāi)始遍歷到目標(biāo)位置。相比之下，ArrayList可以通過(guò)索引直接訪問(wèn)元素，因此在隨機(jī)訪問(wèn)元素時(shí)效率更高。
5. 支持隊(duì)列和棧操作：作為Deque接口的實(shí)現(xiàn)類，LinkedList可以被用作隊(duì)列（先進(jìn)先出）和棧（后進(jìn)先出）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以使用addFirst、removeFirst等方法模擬棧操作，使用addLast、removeFirst等方法模擬隊(duì)列操作。

總體而言，LinkedList適用于頻繁地插入和刪除元素的場(chǎng)景，但對(duì)于隨機(jī)訪問(wèn)元素的需求不是很高時(shí)，可以考慮使用它。

1.2 LinkedList的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1. 鏈表的插入和刪除操作比較快速，因?yàn)橹恍枰淖冎羔樦赶蚣纯伞?/li>
2. 可以在任意位置進(jìn)行插入和刪除操作，而不需要像數(shù)組那樣需要移動(dòng)其他元素。
3. 在迭代時(shí)可以快速獲取下一個(gè)元素，因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)都有指向前后節(jié)點(diǎn)的指針。

缺點(diǎn)：

1. 鏈表的訪問(wèn)操作比較慢，因?yàn)樾枰闅v整個(gè)鏈表才能找到對(duì)應(yīng)的元素。
2. 由于鏈表每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要額外存儲(chǔ)前后節(jié)點(diǎn)的指針，因此占用的內(nèi)存空間比數(shù)組大。
3. 鏈表沒(méi)有像數(shù)組那樣可以直接訪問(wèn)任意位置的元素，因此不能使用索引隨機(jī)訪問(wèn)元素。
4. 當(dāng)需要頻繁進(jìn)行隨機(jī)訪問(wèn)時(shí)，由于缺乏連續(xù)的內(nèi)存空間，可能會(huì)導(dǎo)致緩存命中率降低，從而影響性能。

綜上所述，LinkedList 適合在需要頻繁進(jìn)行插入和刪除操作，但是不需要頻繁隨機(jī)訪問(wèn)元素的場(chǎng)景下使用。如果需要隨機(jī)訪問(wèn)或者占用空間比較重要時(shí)，可以考慮使用其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如 ArrayList。

二、 LinkedList數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析

2.1 Node節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)體解析

在Java中，LinkedList的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)一個(gè)雙向鏈表來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在LinkedList中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)指向前一個(gè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)指向后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的引用。

在LinkedList中，Node節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)體可以被定義如下：

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

上面的代碼定義了一個(gè)私有靜態(tài)內(nèi)部類Node，該類包含了一個(gè)泛型元素item，以及兩個(gè)Node類型的引用next和prev，分別表示指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)和上一個(gè)節(jié)點(diǎn)的引用。此外，Node類還有一個(gè)帶有三個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，用于初始化節(jié)點(diǎn)的prev、item和next屬性。

通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，LinkedList可以通過(guò)Node節(jié)點(diǎn)來(lái)構(gòu)建雙向鏈表結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在任意位置進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的插入和刪除操作。

2.2 LinkedList實(shí)現(xiàn)了雙向鏈表的原因

Java中的LinkedList實(shí)現(xiàn)了雙向鏈表是因?yàn)?strong>雙向鏈表具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1. 雙向鏈表可以從前向后或從后向前遍歷，而單向鏈表只能從前往后遍歷，這使得雙向鏈表更加靈活和高效。
2. 雙向鏈表能夠提供O(1)時(shí)間復(fù)雜度的前驅(qū)和后繼節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)操作，而單向鏈表則需要O(n)時(shí)間復(fù)雜度的遍歷操作才能找到前驅(qū)節(jié)點(diǎn)。
3. 雙向鏈表相對(duì)于單向鏈表來(lái)說(shuō)，其插入和刪除節(jié)點(diǎn)的操作更加高效，因?yàn)橹恍枰淖兦昂蠊?jié)點(diǎn)的指針指向即可，而單向鏈表需要先找到前驅(qū)節(jié)點(diǎn)再進(jìn)行操作。

因此，雙向鏈表在實(shí)現(xiàn)一些需要頻繁插入和刪除操作的場(chǎng)景下，比單向鏈表更加適用。Java中的LinkedList就是基于雙向鏈表實(shí)現(xiàn)的，所以它能夠高效地支持插入、刪除等操作，同時(shí)也提供了迭代器和列表迭代器等許多方便的操作。

2.3 LinkedList如何實(shí)現(xiàn)了鏈表的基本操作（增刪改查）

在Java中，LinkedList類實(shí)現(xiàn)了鏈表的基本操作，包括增加（添加）、刪除、修改和查詢等功能。下面是一些常用的方法：

1. 添加操作：
   • addFirst(E e)：在鏈表的開(kāi)頭添加元素。
   • addLast(E e)：在鏈表的末尾添加元素。
   • add(int index, E element)：在指定位置插入元素。
2. 刪除操作：
   • removeFirst()：刪除鏈表的第一個(gè)元素。
   • removeLast()：刪除鏈表的最后一個(gè)元素。
   • remove(int index)：刪除指定位置的元素。
   • remove(Object o)：刪除指定元素。
3. 修改操作：
   • set(int index, E element)：將指定位置的元素替換為新的元素。
4. 查詢操作：
   • getFirst()：返回鏈表的第一個(gè)元素。
   • getLast()：返回鏈表的最后一個(gè)元素。
   • get(int index)：返回指定位置的元素。
   • indexOf(Object o)：返回指定元素在鏈表中的索引位置。
   • contains(Object o)：判斷鏈表是否包含指定元素。

LinkedList類還提供了其他一些方法用于獲取鏈表的大小、清空鏈表、判斷鏈表是否為空等。

2.4 LinkedList的遍歷方式

在Java中，你可以使用以下幾種方式對(duì)LinkedList進(jìn)行遍歷：

1.使用迭代器（Iterator）進(jìn)行遍歷：

LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
// 假設(shè)已經(jīng)向linkedList中添加了元素
Iterator<String> iterator = linkedList.iterator();
while (iterator.hasNext()) {String element = iterator.next();// 對(duì)element進(jìn)行處理
}

2.使用增強(qiáng)型for循環(huán)（foreach）進(jìn)行遍歷：

LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
// 假設(shè)已經(jīng)向linkedList中添加了元素
for (String element : linkedList) {// 對(duì)element進(jìn)行處理
}

這兩種方式都可以用來(lái)遍歷LinkedList中的元素，你可以根據(jù)實(shí)際情況選擇其中一種來(lái)進(jìn)行遍歷操作。

三、 源碼分析

3.1 成員變量

3.2 構(gòu)造方法

/*** 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，它不帶任何參數(shù)，用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)空的 LinkedList 對(duì)象*/
public LinkedList() {
}/*** 帶有參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，它接受一個(gè)類型為 Collection 的參數(shù) c*/
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {// 調(diào)用無(wú)參構(gòu)造函數(shù)this();// 將參數(shù) c 中的所有元素添加到新創(chuàng)建的 LinkedList 對(duì)象中addAll(c);
}/*** LinkedList 類中的 addAll 方法的定義*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {// size表示為當(dāng)前 LinkedList 中的元素?cái)?shù)量// 調(diào)用另一個(gè)名為 addAll 的方法來(lái)將參數(shù) c 中的所有元素添加到 LinkedList 對(duì)象中return addAll(size, c);
}/*** 用于將指定集合中的元素插入到指定位置*/
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {// 檢查索引的有效性，確保索引在范圍內(nèi)checkPositionIndex(index);// 將集合 c 轉(zhuǎn)換為數(shù)組，并將其賦值給對(duì)象數(shù)組 aObject[] a = c.toArray();// 獲取新添加元素的數(shù)量int numNew = a.length;// 如果新添加元素的數(shù)量為 0，則直接返回 falseif (numNew == 0)return false;// 定義兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，pred 表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)，succ 表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)LinkedList.Node<E> pred, succ;// 根據(jù)插入位置確定 succ 和 pred 的值// 如果插入位置在末尾，則將 succ 設(shè)置為 null，將 pred 設(shè)置為最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)if (index == size) {succ = null;pred = last;} else {// 否則，通過(guò) node(index) 方法找到指定位置的節(jié)點(diǎn)，并將其設(shè)置為 succ，同時(shí)將其前一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為 predsucc = node(index);pred = succ.prev;}// 遍歷數(shù)組 a 中的元素for (Object o : a) {@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;// 將每個(gè)元素轉(zhuǎn)換為泛型類型 E，并創(chuàng)建一個(gè)新的節(jié)點(diǎn) newNode，該節(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)為 pred，值為 e，后一個(gè)節(jié)點(diǎn)為 nullLinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(pred, e, null);// 如果 pred 為 null，則將 newNode 設(shè)置為鏈表的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)if (pred == null)first = newNode;else// 否則，將 pred 的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為 newNodepred.next = newNode;// 將 pred 更新為 newNodepred = newNode;}// 根據(jù) succ 是否為 null 來(lái)確定插入后的鏈表結(jié)構(gòu)// 如果 succ 為 null，則表示插入位置在末尾，將 pred 設(shè)置為最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)if (succ == null) {last = pred;} else {// 否則，將 pred 的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為 succ，并將 succ 的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為 predpred.next = succ;succ.prev = pred;}// 更新鏈表的大小和修改計(jì)數(shù)器size += numNew;modCount++;// 返回 true，表示添加操作成功完成return true;
}

3.3 add()方法

/*** 用于向鏈表末尾添加一個(gè)元素 e*/
public boolean add(E e) {// 將元素 e 添加到鏈表的末尾linkLast(e);// 添加操作成功return true;
}/*** 向鏈表末尾添加一個(gè)元素的操作*/
void linkLast(E e) {// 創(chuàng)建一個(gè)名為 l 的局部變量，用于保存當(dāng)前鏈表的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的引用,通過(guò)訪問(wèn) last 字段獲取最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的引用final LinkedList.Node<E> l = last;// 創(chuàng)建一個(gè)新的節(jié)點(diǎn) newNode，并將其初始化為一個(gè)具有前驅(qū)節(jié)點(diǎn)為 l、元素為 e、后繼節(jié)點(diǎn)為 null 的節(jié)點(diǎn)final LinkedList.Node<E> newNode = new LinkedList.Node<>(l, e, null);// 將鏈表的 last 指針指向新的節(jié)點(diǎn) newNode，使其成為最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)last = newNode;// 如果 l 為空（即鏈表為空），則將鏈表的 first 指針指向新的節(jié)點(diǎn) newNode，否則將 l 節(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)指向新的節(jié)點(diǎn) newNodeif (l == null)first = newNode;elsel.next = newNode;// 增加鏈表的大小，將鏈表中元素的數(shù)量加1size++;// 增加修改計(jì)數(shù)器 modCount 的值，用于追蹤鏈表結(jié)構(gòu)的修改次數(shù)modCount++;
}

3.4 remove()方法

/*** 用于從 LinkedList 中刪除指定的元素*/
public boolean remove(Object o) {// 判斷傳入的參數(shù) o 是否為 null// 如果 o 為 null，則說(shuō)明要?jiǎng)h除的元素是 null 值if (o == null) {// 因此需要遍歷 LinkedList 中的所有節(jié)點(diǎn)并查找 item 屬性為 null 的節(jié)點(diǎn)// 循環(huán)體中的變量 x 表示當(dāng)前正在遍歷的節(jié)點(diǎn)，初始化為 first（即頭節(jié)點(diǎn)），在每次迭代后更新為下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直到遍歷完整個(gè) LinkedListfor (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {// 如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的 item 屬性為 null（在 o 為 null 的情況下），則調(diào)用輔助方法 unlink 刪除該節(jié)點(diǎn)并返回 trueif (x.item == null) {unlink(x);return true;}}} else {// 否則需要遍歷所有節(jié)點(diǎn)并查找 item 屬性等于 o 的節(jié)點(diǎn)for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {// 如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的 item 屬性等于 o（在 o 不為 null 的情況下），則調(diào)用輔助方法 unlink 刪除該節(jié)點(diǎn)并返回 trueif (o.equals(x.item)) {unlink(x);return true;}}}return false;
}/*** 這是一個(gè)輔助方法，用于刪除指定節(jié)點(diǎn) x*/
E unlink(LinkedList.Node<E> x) {// assert x != null;// 保存被刪除節(jié)點(diǎn)的元素值final E element = x.item;// 存儲(chǔ)被刪除節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)和后繼節(jié)點(diǎn)final LinkedList.Node<E> next = x.next;final LinkedList.Node<E> prev = x.prev;// 如果被刪除節(jié)點(diǎn)是頭節(jié)點(diǎn)，則將頭指針指向其后繼節(jié)點(diǎn)if (prev == null) {first = next;} else {// 否則更新被刪除節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)的 next 屬性為其后繼節(jié)點(diǎn)，并將被刪除節(jié)點(diǎn)的 prev 屬性設(shè)為 nullprev.next = next;x.prev = null;}// 如果被刪除節(jié)點(diǎn)是尾節(jié)點(diǎn)，則將尾指針指向其前驅(qū)節(jié)點(diǎn)if (next == null) {last = prev;} else {// 否則更新被刪除節(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)的 prev 屬性為其前驅(qū)節(jié)點(diǎn)，并將被刪除節(jié)點(diǎn)的 next 屬性設(shè)為 nullnext.prev = prev;x.next = null;}// 將被刪除節(jié)點(diǎn)的 item 屬性設(shè)為 nullx.item = null;// 更新 LinkedList 的元素?cái)?shù)量和修改次數(shù)size--;modCount++;// 返回被刪除節(jié)點(diǎn)的元素值return element;
}

3.5 get()方法

/*** 用于獲取指定索引處的元素*/
public E get(int index) {// 檢查索引的有效性，然后調(diào)用另一個(gè)私有輔助方法 node 來(lái)獲取對(duì)應(yīng)索引處的節(jié)點(diǎn)checkElementIndex(index);// 返回該節(jié)點(diǎn)的元素值return node(index).item;
}/*** 檢查指定索引是否在有效范圍內(nèi)*/
private void checkElementIndex(int index) {// 調(diào)用 isElementIndex 方法來(lái)判斷索引是否在有效范圍內(nèi)if (!isElementIndex(index))// 如果不在，則拋出 IndexOutOfBoundsException 異常，異常消息由 outOfBoundsMsg 方法返回throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}/*** 判斷指定索引是否在有效范圍內(nèi)*/
private boolean isElementIndex(int index) {// 如果索引大于等于 0 并且小于 size，則返回 true；否則返回 falsereturn index >= 0 && index < size;
}

3.6 set()方法

/*** 用于將指定索引（index）位置的元素替換為新的元素，并返回被替換掉的舊元素*/
public E set(int index, E element) {// 用于將指定索引（index）位置的元素替換為新的元素，并返回被替換掉的舊元素checkElementIndex(index);// 獲取指定索引位置上的節(jié)點(diǎn)LinkedList.Node<E> x = node(index);// 將指定索引位置上的節(jié)點(diǎn)的元素值賦給變量 oldVal，即記錄舊元素的值E oldVal = x.item;// 將指定索引位置上的節(jié)點(diǎn)的元素值替換為新的元素值 elementx.item = element;// 返回被替換掉的舊元素值return oldVal;
}/*** 檢查指定索引是否在有效范圍內(nèi)*/
private void checkElementIndex(int index) {// 調(diào)用 isElementIndex 方法來(lái)判斷索引是否在有效范圍內(nèi)if (!isElementIndex(index))// 如果不在，則拋出 IndexOutOfBoundsException 異常，異常消息由 outOfBoundsMsg 方法返回throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}/*** 判斷指定索引是否在有效范圍內(nèi)*/
private boolean isElementIndex(int index) {// 如果索引大于等于 0 并且小于 size，則返回 true；否則返回 falsereturn index >= 0 && index < size;
}

3.7 clear()方法

/*** 用于清空整個(gè)鏈表的內(nèi)容，并釋放相關(guān)的內(nèi)存空間*/
public void clear() {// Clearing all of the links between nodes is "unnecessary", but:// 解釋了清除所有節(jié)點(diǎn)之間鏈接的操作雖然“不必要”，但有兩個(gè)原因:// - helps a generational GC if the discarded nodes inhabit// 幫助分代垃圾回收（generational GC）//   more than one generation// - is sure to free memory even if there is a reachable Iterator// 和確保釋放內(nèi)存即使存在可達(dá)的迭代器// 循環(huán)體中的變量 x 初始化為頭節(jié)點(diǎn) first，然后在每次迭代中更新為下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直到遍歷完整個(gè)鏈表for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; ) {// 用于保存當(dāng)前節(jié)點(diǎn) x 的后繼節(jié)點(diǎn)的引用，以防止在清空當(dāng)前節(jié)點(diǎn)之后丟失對(duì)后繼節(jié)點(diǎn)的引用LinkedList.Node<E> next = x.next;// 將當(dāng)前節(jié)點(diǎn) x 的元素值、前驅(qū)節(jié)點(diǎn)和后繼節(jié)點(diǎn)都設(shè)置為 null，從而切斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與前后節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)x.item = null;x.next = null;x.prev = null;// 將 x 更新為下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，以便進(jìn)行下一次循環(huán)迭代x = next;}// 清空頭節(jié)點(diǎn)和尾節(jié)點(diǎn)的引用，使整個(gè)鏈表為空first = last = null;// 將鏈表的大小設(shè)置為 0，表示鏈表中不再包含任何元素size = 0;// 更新修改次數(shù)計(jì)數(shù)器，用于在迭代過(guò)程中檢測(cè)并發(fā)修改modCount++;
}

3.8 indexOf()方法

/*** 用于查找指定元素在鏈表中第一次出現(xiàn)的位置（索引）*/
public int indexOf(Object o) {// 初始化索引變量為 0，表示從頭節(jié)點(diǎn)開(kāi)始查找int index = 0;// 如果要查找的元素 o 是 null，則執(zhí)行下面的 for 循環(huán)，按順序遍歷鏈表，查找第一個(gè)元素值為 null 的節(jié)點(diǎn)if (o == null) {// 變量 x 初始化為頭節(jié)點(diǎn) first，然后在每次迭代中更新為下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直到遍歷完整個(gè)鏈表for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {// 判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn) x 的元素值是否為 null,如果是，則說(shuō)明找到了要查找的元素，返回當(dāng)前索引 index 表示該元素在鏈表中的位置if (x.item == null)return index;// 如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)不是要查找的元素，則將索引變量 index 加 1，繼續(xù)向下查找index++;}} else {// 如果要查找的元素 o 不是 null，則執(zhí)行下面的 for 循環(huán)，按順序遍歷鏈表，查找第一個(gè)元素值與 o 相等的節(jié)點(diǎn)for (LinkedList.Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {// 判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn) x 的元素值是否與要查找的元素 o 相等，如果是，則說(shuō)明找到了要查找的元素，返回當(dāng)前索引 index 表示該元素在鏈表中的位置if (o.equals(x.item))return index;// 如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)不是要查找的元素，則將索引變量 index 加 1，繼續(xù)向下查找index++;}}// 如果整個(gè)鏈表都遍歷完了還沒(méi)有找到要查找的元素，則返回 -1，表示該元素不存在于鏈表中return -1;
}

四、 總結(jié)及實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用

4.1 LinkedList適用場(chǎng)景

LinkedList在Java中適用于以下場(chǎng)景：

1. 需要頻繁進(jìn)行插入和刪除操作：由于LinkedList是基于鏈表結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度為O(1)，因此適合在需要頻繁執(zhí)行這些操作的場(chǎng)景下使用。
2. 需要實(shí)現(xiàn)隊(duì)列（Queue）或雙端隊(duì)列（Deque）功能：LinkedList實(shí)現(xiàn)了Queue和Deque接口，可以作為隊(duì)列或雙端隊(duì)列來(lái)使用。
3. 不需要頻繁進(jìn)行隨機(jī)訪問(wèn)：由于LinkedList對(duì)于隨機(jī)訪問(wèn)的效率較低，如果不需要頻繁通過(guò)索引來(lái)訪問(wèn)元素，而是更多地進(jìn)行順序訪問(wèn)或者在頭尾進(jìn)行操作，那么LinkedList比較適合。
4. 對(duì)內(nèi)存占用沒(méi)有過(guò)高要求：相比于ArrayList，在一些情況下，由于它的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，LinkedList可能會(huì)占用更多的內(nèi)存空間。

需要注意的是，在某些特定的場(chǎng)景下，可能需要根據(jù)具體的需求進(jìn)行性能測(cè)試和選擇，以確定使用LinkedList是否能夠帶來(lái)性能上的提升。

4.2 LinkedList與ArrayList的比較

LinkedList和ArrayList是Java中兩種常見(jiàn)的集合實(shí)現(xiàn)類，它們具有一些不同的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。

LinkedList的特點(diǎn)：

• 基于雙向鏈表實(shí)現(xiàn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包含指向前一個(gè)節(jié)點(diǎn)和后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的引用。
• 高效地支持插入和刪除操作，因?yàn)橹恍枰淖兦昂蠊?jié)點(diǎn)的指針指向即可。
• 在使用迭代器進(jìn)行遍歷時(shí)，效率較高。
• 對(duì)于頻繁的插入和刪除操作，LinkedList通常比ArrayList更加高效。

ArrayList的特點(diǎn)：

• 基于動(dòng)態(tài)數(shù)組實(shí)現(xiàn)，內(nèi)部使用數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)元素。
• 支持隨機(jī)訪問(wèn)，通過(guò)索引可以快速訪問(wèn)元素。
• 在獲取元素和遍歷操作方面，ArrayList相對(duì)更高效。
• 對(duì)于需要頻繁隨機(jī)訪問(wèn)元素的操作，ArrayList通常比LinkedList更加高效。

綜上所述，選擇LinkedList還是ArrayList取決于具體的使用場(chǎng)景和需求：

• 如果需要頻繁進(jìn)行插入和刪除操作，而對(duì)于隨機(jī)訪問(wèn)的需求較少，則選擇LinkedList更合適。
• 如果需要頻繁進(jìn)行隨機(jī)訪問(wèn)，插入和刪除操作相對(duì)較少，則選擇ArrayList更合適。

需要注意的是，在多線程環(huán)境下，LinkedList和ArrayList都不是線程安全的，如果需要在多線程環(huán)境下使用，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐教幚砘蚴褂镁€程安全的集合類。

4.3 LinkedList的使用注意事項(xiàng)

在使用 Java 中的 LinkedList 時(shí)，有一些需要注意的事項(xiàng)，包括但不限于以下幾點(diǎn)：

1. 插入和刪除效率高：LinkedList 在插入和刪除操作上有較高的效率，因?yàn)樗陔p向鏈表實(shí)現(xiàn)。因此，在需要頻繁進(jìn)行插入和刪除操作的場(chǎng)景下，可以考慮使用 LinkedList。
2. 隨機(jī)訪問(wèn)效率低：相比于 ArrayList，LinkedList 對(duì)于隨機(jī)訪問(wèn)的效率較低，因?yàn)橐ㄟ^(guò)指針一個(gè)個(gè)地找到目標(biāo)位置。因此，在需要頻繁進(jìn)行隨機(jī)訪問(wèn)的場(chǎng)景下，最好選擇 ArrayList。
3. 迭代器遍歷高效：LinkedList 的迭代器遍歷效率較高，可以高效地進(jìn)行前向和后向遍歷操作。
4. 注意空間開(kāi)銷：由于 LinkedList 中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要存儲(chǔ)額外的指針信息，因此相比于 ArrayList，它在存儲(chǔ)同樣數(shù)量的元素時(shí)會(huì)占用更多的內(nèi)存空間。
5. 不是線程安全的：LinkedList 不是線程安全的，如果需要在多線程環(huán)境中使用，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐教幚砘蚩紤]使用線程安全的集合類。
6. 謹(jǐn)慎使用大數(shù)據(jù)量：在處理大數(shù)據(jù)量的情況下，由于 LinkedList 涉及頻繁的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建和指針操作，可能會(huì)導(dǎo)致性能下降，需要謹(jǐn)慎使用。

綜上所述，使用 LinkedList 時(shí)需要根據(jù)具體的場(chǎng)景和需求進(jìn)行權(quán)衡，特別是在涉及到插入、刪除、遍歷和空間占用等方面需要特別留意。

4.4 實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用：設(shè)計(jì)一個(gè)基于LinkedList的LRU緩存算法

LRU（Least Recently Used）算法是一種緩存置換策略，它根據(jù)數(shù)據(jù)最近被訪問(wèn)的時(shí)間來(lái)決定哪些數(shù)據(jù)會(huì)被保留，哪些數(shù)據(jù)會(huì)被淘汰。在 Java 中，可以通過(guò) LinkedList 和 HashMap 來(lái)實(shí)現(xiàn) LRU 緩存算法。

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1.定義一個(gè)雙向鏈表和一個(gè)哈希表，用于存儲(chǔ)緩存數(shù)據(jù)和快速定位數(shù)據(jù)。

private class CacheNode {private String key;private Object value;private CacheNode prev;private CacheNode next;public CacheNode(String key, Object value) {this.key = key;this.value = value;}
}private Map<String, CacheNode> cacheMap;
private CacheNode head;
private CacheNode tail;
private int capacity;

2.在構(gòu)造函數(shù)中初始化雙向鏈表和哈希表，并設(shè)置緩存容量。

public LRUCache(int capacity) {this.capacity = capacity;cacheMap = new HashMap<>(capacity);head = new CacheNode(null, null);tail = new CacheNode(null, null);head.next = tail;tail.prev = head;
}

3.實(shí)現(xiàn) get 方法，每次獲取數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)移到鏈表頭部，并更新哈希表中的位置信息。

public Object get(String key) {CacheNode node = cacheMap.get(key);if (node == null) {return null;}// 將節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到鏈表頭部moveToHead(node);return node.value;
}private void moveToHead(CacheNode node) {// 先將節(jié)點(diǎn)從原有位置刪除removeNode(node);// 將節(jié)點(diǎn)插入到鏈表頭部insertNodeAtHead(node);
}private void removeNode(CacheNode node) {node.prev.next = node.next;node.next.prev = node.prev;
}private void insertNodeAtHead(CacheNode node) {node.next = head.next;node.next.prev = node;head.next = node;node.prev = head;
}

4.實(shí)現(xiàn) put 方法，每次存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，如果緩存已滿，則淘汰鏈表尾部的數(shù)據(jù)，并在哈希表中刪除相應(yīng)的位置信息。

public void put(String key, Object value) {CacheNode node = cacheMap.get(key);if (node != null) {// 如果鍵已經(jīng)存在，則更新值，并移到鏈表頭部node.value = value;moveToHead(node);} else {// 如果鍵不存在，則插入新節(jié)點(diǎn)到鏈表頭部，并添加位置信息到哈希表node = new CacheNode(key, value);cacheMap.put(key, node);insertNodeAtHead(node);if (cacheMap.size() > capacity) {// 如果緩存已滿，則淘汰鏈表尾部的節(jié)點(diǎn)，并刪除相應(yīng)位置信息CacheNode removedNode = removeNodeAtTail();cacheMap.remove(removedNode.key);}}
}private CacheNode removeNodeAtTail() {CacheNode removedNode = tail.prev;removeNode(removedNode);return removedNode;
}

這樣，一個(gè)基于 LinkedList 的 LRU 緩存算法就實(shí)現(xiàn)了。

可以通過(guò)如下代碼進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試：

LRUCache cache = new LRUCache(2);
cache.put("A", 1);
cache.put("B", 2);
System.out.println(cache.get("A")); // 輸出 1
cache.put("C", 3);
System.out.println(cache.get("B")); // 輸出 null

盈若安好，便是晴天