👀 Внутреннее устройство LinkedList

LinkedList — это реализация интерфейса List и Deque на основе двусвязного списка. Отличный выбор для частых вставок/удалений, но медленный доступ по индексу.

📦 Базовая структура

LinkedList состоит из узлов (Node), связанных ссылками:

public class LinkedList<E> {
    transient int size = 0;
    transient Node<E> first;  // голова списка
    transient Node<E> last;   // хвост списка
    
    private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;      // следующий узел
        Node<E> prev;      // предыдущий узел
    }
}

Главные особенности:

— O(1) для add/remove с концов (first/last).
— O(n) для доступа по индексу (нужен обход).
— O(1) для вставки/удаления при наличии ссылки на узел.
— Больше памяти чем ArrayList (~24 байта overhead на элемент).

🔍 Как устроено хранение

Внутренности Node

→ item: элемент
→ prev: ссылка на предыдущий узел
→ next: ссылка на следующий узел

Преимущества двусвязного списка

— Обход в обе стороны (вперёд и назад).
— Быстрое удаление узла при наличии ссылки на него.
— Динамический размер без перевыделения памяти.

⚡️ Операции добавления, удаления и доступа

➕ add(E element) — добавление в конец

1. Создаётся новый Node: newNode = new Node<>(last, element, null).
2. Если список пустой (last == null), то first = last = newNode.
3. Иначе: last.next = newNode И last = newNode.
4. Увеличивается size.

Сложность: O(1).

➕ add(int index, E element) — вставка по индексу

1. Проверяется range: index > size → IndexOutOfBoundsException.
2. Если index == size, вызывается addLast().
3. Иначе находится узел по индексу через node(index).
4. Создаётся новый узел и вставляется перед найденным.
5. Обновляются ссылки prev/next соседних узлов.

Сложность: O(n) — нужен поиск узла по индексу.

🔎 get(int index) — получение по индексу

1. Проверка границ: index >= size → IndexOutOfBoundsException.
2. Вызывается node(index) для поиска узла.
3. node(index) использует оптимизацию:
— Если index < size/2: обход от first вперёд.
— Иначе: обход от last назад.
4. Возвращается item найденного узла.

Сложность: O(n) — в худшем случае обход половины списка.

➖ remove(int index) — удаление по индексу

1. Находится узел по индексу через node(index).
2. Узел отсоединяется от списка:
— node.prev.next = node.next (если prev != null).
— node.next.prev = node.prev (если next != null).
3. Обновляются first/last если нужно.
4. Обнуляются ссылки в узле для GC: node.item = null; node.next = node.prev = null.

Сложность: O(n) — поиск узла O(n), удаление O(1).

➕ addFirst(E e) / addLast(E e)

Специальные методы для работы как Deque:

list.addFirst("A");  // O(1) — добавление в начало
list.addLast("Z");   // O(1) — добавление в конец

Сложность: O(1) — прямое изменение first/last.

➖ removeFirst() / removeLast()

list.removeFirst();  // O(1) — удаление первого
list.removeLast();   // O(1) — удаление последнего

Сложность: O(1) — прямой доступ к first/last.

⚖️ Важные нюансы

1️⃣ Реализует Deque

LinkedList может работать как двусторонняя очередь. Идеально для реализации стеков и очередей.

2️⃣ Память

Каждый узел требует ~24 байта overhead (на 64-bit JVM):
— 12 байт заголовок объекта
— 8 байт ссылка item
— 8 байт ссылка next
— 8 байт ссылка prev
— Padding до 8 байт

Для списка из 1000 элементов overhead ~24 КБ против ~4 КБ у ArrayList.

3️⃣ Нет RandomAccess

LinkedList НЕ реализует RandomAccess marker interface. Это сигнал для алгоритмов использовать итераторы вместо get(i).

// ❌ Медленно — O(n²)
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    String s = list.get(i);
}

// ✅ Быстро — O(n)
for (String s : list) {
    // iterator используется автоматически
}

4️⃣ ListIterator

ListIterator позволяет двунаправленный обход и модификацию.

5️⃣ Null элементы

LinkedList допускает null значения.

✔️ Полезен если

→ Частые вставки/удаления с концов.
→ Модификация при итерации.
→ Неизвестный размер с частым ростом (Нет overhead на расширение массива как у ArrayList).

🔗 Документация: JavaDoc (Java 17)

Ставьте 🔥, если хотите ещё разбор.

🐸 Библиотека джависта

#CoreJava

🔥 Устал каждый раз городить велосипед для Telegram-ботов на Spring Boot?

Новый готовый Spring Boot Starter решает именно эту боль: минимальная конфигурация, понятный pipeline обработки апдейтов, маршрутизация, обработка ошибок и простая интеграция в Spring-экосистему — всё из коробки.

Архитектура разделяет приём апдейтов (Ingress), Delivery, Interceptor, Dispatcher и Router/Handler, а также даёт готовые хуки расширения и обработки нестандартных сценариев.

🔗 Подробнее в статье

🔹 Курс «Алгоритмы и структуры данных»
🔹 Получить консультацию менеджера
🔹 Сайт Академии 🔹 Сайт Proglib

🐸 Библиотека джависта

#CoreJava