LinkedList源码深度拆解：从Node结构到Deque双端队列

LinkedList可能是Java集合框架里最容易被“背答案”的一个类。网上随便一搜就是“ArrayList查快增删慢，LinkedList查慢增删快”，然后面试也这么答，写完一个for循环get(i)之后被性能打脸也不知道为什么。这次我想用一篇完整的源码笔记，把LinkedList从类声明、Node结构、add/get/remove核心方法，到它作为Deque和顺序集合的另一面，逐层拆开来讲。通篇以JDK 8的经典实现为主参照，顺带聊JDK后续版本出现的接口变化，适合正准备啃集合源码的Java开发者，也适合面试前想真正搞懂而不是死记结论的人。

1. LinkedList到底是个什么样的“链表”

1.1 从类声明反推设计意图

打开源码第一行就能看到一个有意思的信息：

java复制public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

它同时实现了List<E>和Deque<E>两个接口，这决定了LinkedList不能只被当作“列表”来理解。Deque是双端队列，意味着它能从头部加、从头部取、从尾部加、从尾部取，所以LinkedList天生就可以当栈、当队列、当双端队列使用。这跟ArrayList有本质区别，ArrayList只是List，想实现栈和队列要么自己包一层，要么用ArrayDeque。

AbstractSequentialList这个父类也很关键。它名字里的“Sequential”不是“顺序访问”的意思，而是“按顺序逐个访问”。这个类为“迭代式访问”的列表提供了骨架实现，把get(int index)、set(int index, E element)、add(int index, E element)、remove(int index)这些按下标操作的方法，统一转成了基于ListIterator的迭代逻辑。

问题来了：既然父类已经用迭代器实现了按下标操作，为什么LinkedList还要自己重写一遍？因为父类的实现方式是“从链表头部开始一个节点一个节点往后找”，而LinkedList有首尾两个指针，可以折半查找，两边同时往中间摸，但ArrayList没有这个能力。它自己重写这些方法，本质是在用“结构信息”换性能。

从类声明还能推出一个重要结论：LinkedList在绝大多数实现里不是一个普通的“单链表”。很多初学者脑中想象的链表是“当前节点只存next”，像手拉手一串，但LinkedList内部是双向的。它是双向链表，每个节点都有前驱指针prev和后继指针next。

1.2 Node：整个链表的最小积木

LinkedList内部用一个静态内部类表示节点，JDK 8里的定义是这样的：

java复制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;
    }
}

三个字段分别对应：当前节点存的值、后继节点引用、前驱节点引用。链表的“串”不是靠连续内存实现的，而是靠每个节点的next/prev互相指认。这就引申出两个关键结论：

1. 内存不是连续分配的，所以不需要像ArrayList那样预留连续空间，也不需要“扩容”和“搬移”元素。
2. 想从某个节点找到相邻节点，代价是O(1)，只要改一下next和prev的指向就能插入或删除。

不过，内存不连续也带来了明显的劣势：无法通过“起始地址 + 索引 * 对象大小”直接算出某个位置的内存地址，想按下标找到节点必须从头或尾沿途走一遍，这也是后面讲node(int index)时为什么需要折半搜索的根源。

我一直建议真正读源码时先看内部类，内部类的形态基本决定了这个集合的底层策略。看到Node带prev和next，心里就应该浮现出一幅“双向链表图”，后续所有方法都是在维护这张图不破。

1.3 三个字段维系整张链

LinkedList实例本身的字段非常少，JDK 8中就是：

java复制transient int size = 0;
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;

没有数组，没有Map，也没有其他辅助存储。first指向链表的头节点，last指向尾节点，size记录节点总数。LinkedList能实现O(1)头尾插入，靠的就是first和last这两个哨兵一样存在的指针，每次在头部或尾部插入时只需要局部改几个引用，然后更新first/last即可。

transient的作用在这里需要多说一句。LinkedList重写了writeObject和readObject，序列化时只序列化size和每个节点的item，不序列化节点之间的next/prev引用，因为链表的引用关系在反序列化后必然失效，硬序列化结构信息不仅浪费空间，还会让不同JVM版本之间的序列化结果更难兼容。自定义序列化是这个类实现java.io.Serializable时刻意做的优化，读源码时留意到这一步，会对“为什么LinkedList要看重写序列化方法”有更具体的认识。

2. 新增元素：从add(E e)到add(int index, E element)

2.1 add(E e)：永远挂在尾部

平时最常用的add(E e)，源码内部