一文详解Java17中LinkedList类的用法和应用场景
作者：小猿、
概述
LinkedList 是 Java 集合框架中基于双向链表实现的类，实现了 List 和 Deque 接口。在 Java 17 中，其核心实现与旧版本保持一致，但在现代 Java 编程中可以结合新特性（如 var、Stream API）更高效地使用。
一、核心特性（Java 17 视角）
双向链表结构：每个节点包含数据、前驱和后继节点的引用，与旧版本一致。
高效增删操作：头尾插入/删除时间复杂度为 O(1)，中间插入需遍历链表（O(n)）。
低效随机访问：按索引访问需遍历链表（O(n)），性能低于 ArrayList。
多接口支持：可作为列表、队列（Queue）、双端队列（Deque）或栈（Stack）使用。
非线程安全：需手动同步或使用 Collections.synchronizedList() 包装。
兼容性：完全支持 Java 17 的模块化系统（JPMS），无缝集成现代 Java 项目。
二、应用场景
频繁增删数据：如动态维护任务列表、事件队列。
实现队列/栈：利用 offer()/poll()（队列）或 push()/pop()（栈）方法。
操作头尾元素：例如实现 LRU 缓存、撤销操作（Undo/Redo）。
无需预分配内存：链表动态扩展，避免数组复制的开销。
结合 Stream API：通过链式操作处理数据（如过滤、映射）。
三、Java 17 中的代码示例
1. 创建 LinkedList 并操作元素（使用 var 关键字）
import java.util.LinkedList;
public class LinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
var list = new LinkedList<String>(); // 类型推断（Java 10+）
// 添加元素（支持链式调用）
list.add("A")
.addFirst("B")
.addLast("C")
.add(1, "D");
System.out.println("初始化后: " + list); // 输出: [B, D, A, C]
// 删除元素（结合 Lambda 表达式）
list.removeIf(s -> s.equals("A")); // 删除 "A"
System.out.println("删除后: " + list); // 输出: [B, D, C]
}
}
2. 作为双端队列（Deque）使用
var deque = new LinkedList<Integer>(); // 头部插入 deque.offerFirst(10); // 尾部插入 deque.offerLast(20); // 头部删除 System.out.println(deque.pollFirst()); // 输出: 10 // 尾部删除 System.out.println(deque.pollLast()); // 输出: 20
3. 结合 Stream API 处理数据
var numbers = new LinkedList<>(List.of(1, 2, 3, 4, 5));
// 过滤偶数并转换为字符串
List<String> result = numbers.stream()
.filter(n -> n % 2 == 0)
.map(Object::toString)
.toList();
System.out.println(result); // 输出: [2, 4]
4. 实现 LRU 缓存（最近最少使用）
public class LRUCache<K, V> {
private final LinkedList<K> accessOrder = new LinkedList<>();
private final Map<K, V> cache = new HashMap<>();
private final int capacity;
public LRUCache(int capacity) {
this.capacity = capacity;
}
public V get(K key) {
if (cache.containsKey(key)) {
accessOrder.remove(key); // 移除旧位置
accessOrder.addFirst(key); // 更新为最近访问
return cache.get(key);
}
return null;
}
public void put(K key, V value) {
if (cache.size() >= capacity) {
K oldest = accessOrder.removeLast(); // 删除最久未使用的键
cache.remove(oldest);
}
accessOrder.addFirst(key);
cache.put(key, value);
}
}
四、与 ArrayList 的对比（Java 17 优化建议）
| 场景 | LinkedList 适用性 | ArrayList 适用性 |
|---|---|---|
| 频繁增删 | ✅ 头尾操作高效，中间操作需遍历 | ❌ 中间插入/删除需移动元素 |
| 随机访问 | ❌ 遍历链表（O(n)） | ✅ 直接索引访问（O(1)） |
| 内存占用 | ❌ 存储节点指针占用更多内存 | ✅ 连续内存，空间局部性更优 |
| Java 17 新特性 | ✅ 结合 Stream API 和 var 简化代码 | ✅ 同样适用 |
五、Java 17 中的注意事项
1、避免索引遍历：优先使用迭代器或 forEach 方法：
list.forEach(System.out::println); // 推荐方式
2、空值处理：允许存储 null，但需注意空指针异常。
3、线程安全：多线程环境下使用同步包装类：
var syncList = Collections.synchronizedList(new LinkedList<>());
4、内存敏感场景：链表节点占用更多内存，需谨慎用于大规模数据。
5、模式匹配：可结合 Java 17 的 switch 模式匹配处理链表元素：
Object element = list.getFirst();
switch (element) {
case String s -> System.out.println("String: " + s);
case Integer i -> System.out.println("Integer: " + i);
default -> System.out.println("Unknown type");
}
六、总结
在 Java 17 中，LinkedList 仍然是处理频繁增删和双端操作的理想选择，尤其适合队列、栈、缓存等场景。结合现代 Java 特性（如 var、Stream API）可以提升代码简洁性和可读性。若需快速随机访问或内存敏感，优先选择 ArrayList。根据需求选择数据结构，是高效开发的关键！
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