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20260731 课堂笔记 — LinkedList 多接口形态 / Iterator 迭代器

• 日期：2026-07-31
• 项目：c260731
• 包路径：course
• 作者：WanJL

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目录

1. LinkedList 多接口形态（List / Queue / Deque）
2. Iterator 迭代器
3. Collection 体系回顾：Iterable → Collection
4. 随堂练习要点
5. 拓展阅读

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1. LinkedList 多接口形态（List / Queue / Deque）

概念

LinkedList 是 Java 集合框架中功能最「全面」的实现类之一，它同时实现了多个接口：

• List<E> 接口 —— 列表（线性表），有序、可重复、带索引
• Queue<E> 接口 —— 队列，先进先出（FIFO）
• Deque<E> 接口 —— 双端队列（Double Queue），两端都可以入队 / 出队

同一个 LinkedList 对象，可以用不同的接口类型去引用。声明类型不同，「看得见」的方法就不同——这是接口多态（编译看左边：接口类型决定可用方法；运行看右边：真实对象是 LinkedList）。

声明类型	语义	可见的核心方法
LinkedList<Object>	最全的方法集合（链表本体）	链表 + List + Queue + Deque 全部方法
List<Object>	列表线性表	add/get/set/remove、indexOf、contains 等
Queue<Object>	队列（FIFO）	offer 入队、poll 出队、peek 查看队头
Deque<Object>	双端队列	addFirst/addLast、pollFirst/pollLast、peekFirst/peekLast、push/pop（栈）

代码示例

// 来源：course/Demo01.java
package course;

import java.util.Deque;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用最全的方法 --- 链表
        LinkedList<Object> list = new LinkedList<>();
        // 如果想使用 List 的方法 --- 列表线性表
        List<Object> list1 = new LinkedList<>();
        // 如果想使用队列 --- Queue
        Queue<Object> queue = new LinkedList<>();
        // 如果想使用双端队列 --- Double Queue
        Deque<Object> deque = new LinkedList<>();
    }
}

关键理解

1. 一个对象，多种身份：new LinkedList<>() 创建的是同一个对象，但可以赋予 List、Queue、Deque 三种「身份」。
2. 接口作为引用类型 = 能力限定：用 Queue 引用时只能调用队列方法（如 offer/poll/peek），无法调用 get(int) 这类 List 方法——把能力「收窄」到所需范围。
3. 实际应用：需要栈/队列场景时，用 Queue/Deque 引用 LinkedList，语义更清晰，也方便后续替换实现类。

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2. Iterator 迭代器

概念

由于 Collection 集合接口继承了 Iterable 接口，所以我们使用的所有单列集合都具备 Iterable 的方法（iterator()），并且各个实现类都重写了它。

• 通过集合对象的 iterator() 方法获取该集合对应的迭代器对象（Iterator<E>）
• 迭代器提供统一的遍历方式，与集合的内部结构（数组 / 链表）无关
• 特别适合遍历没有索引的集合（如 Set、LinkedList）

Iterator 核心方法

方法	返回值	说明
boolean hasNext()	boolean	判断迭代器是否还有下一个元素
E next()	E	返回下一个元素，并把指针向后移动一位
void remove()	void	从集合中移除上次 next() 返回的元素（可选操作）

迭代器内部有一个指针，初始位置在第一个元素之前：

 [元素1] → [元素2] → [元素3] → [元素4]  …  → null
   ↑
 iterator 初始位置（第一个元素之前）

• hasNext()：判断指针后是否还有元素
• next()：取出当前元素并把指针后移

代码示例

// 来源：course/Demo02.java
package course;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;

public class Demo02 {
    /*
        由于Collection集合接口继承了Iterable接口
        所以我们使用的所有的单列集合，都具有Iterable的方法，并且重写了方法
     */
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("元素1");
        list.add("元素2");
        // ... 共添加10个元素

        // 方式一：我们遍历集合 —— for + 索引（ArrayList 有索引才支持）
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }

        // 方式二：通过迭代器进行迭代遍历
        Iterator<String> iterator = list.iterator();   // 通过集合对象获取它对应的迭代器对象
        while (iterator.hasNext()) {                   // 判断迭代器有没有下一个元素，有就继续
            String element = iterator.next();          // 通过迭代器对象获取下一个元素
            System.out.println(element);
        }

        // 创建字符串泛型的 LinkedList 集合
        LinkedList<String> list1 = new LinkedList<>();
        // 添加10个元素 ...

        // LinkedList 同样可以使用迭代器（链表没有索引，for+get 效率低）
        Iterator<String> iterator1 = list1.iterator();
        while (iterator1.hasNext()) {
            String s = iterator1.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

迭代器使用模板

Iterator<E> it = 集合对象.iterator();  // 1. 获取迭代器
while (it.hasNext()) {                 // 2. 判断是否有下一个
    E e = it.next();                   // 3. 获取下一个元素并后移指针
    // 处理元素
}

注意

• 指针只能单向移动：next() 只能向后，不能回退。
• next() 会移动指针，多次调用 next() 会跳过元素。
• 迭代过程中若集合被修改（add/remove），会抛出 ConcurrentModificationException（快速失败机制）。

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3. Collection 体系回顾：Iterable → Collection

继承结构

Iterable<E>                        —— 根接口，定义了 iterator()
    │
Collection<E>                      —— 单列集合根接口（继承 Iterable）
    ├── List<E>                    —— 列表：有序、可重复、带索引
    │      ├── ArrayList<E>        —— 数组结构，随机访问快
    │      └── LinkedList<E>       —— 双链表结构，插入删除快
    ├── Queue<E>                   —— 队列：先进先出（FIFO）
    │      └── Deque<E>            —— 双端队列（LinkedList 实现）
    └── Set<E>                     —— 集合：不可重复

LinkedList 与多个接口的关系

                 LinkedList<E>
                      │
        ┌─────────────┼─────────────┐
        ▼             ▼             ▼
      List<E>      Queue<E>      Deque<E>
      （线性表）   （队列FIFO）  （双端队列/栈）

所以代码中才能写出：

List<Object> list1 = new LinkedList<>();
Queue<Object> queue = new LinkedList<>();
Deque<Object> deque = new LinkedList<>();

遍历集合的三种方式对比

方式	适用场景	示例
for + size() + get(i)	有索引的 List（ArrayList 效率高）	for (int i = 0; i < list.size(); i++)
Iterator 迭代器	所有单列集合（通用方式）	while (it.hasNext()) { it.next(); }
增强 for（foreach）	所有集合与数组（底层也是迭代器）	for (String s : list)

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4. 随堂练习要点

练习一：LinkedList 多接口引用

核心步骤：

1. 创建 LinkedList<Object> 对象
2. 分别用 LinkedList、List、Queue、Deque 四种类型引用它
3. 体会「声明类型不同 → 可见方法不同」的接口多态

思考：

• 用 Queue 引用时，能否调用 get(int)？—— 不能，编译错误，Queue 接口中没有该方法
• 为什么说 LinkedList 既能当队列又能当栈？—— 它实现了 Deque，Deque 提供了 push/pop（栈）和 addFirst/addLast（双端队列）

练习二：Iterator 迭代器遍历

核心步骤：

1. 创建一个 ArrayList<String>，添加 10 个元素
2. 用 for + get(i) 遍历
3. 用 iterator() 获取迭代器，while (hasNext()) + next() 遍历
4. 再对 LinkedList<String> 执行同样的迭代器遍历

思考：

1. hasNext() 和 next() 分别做什么？—— 判断是否存在下一个元素 / 取出下一个元素并移动指针
2. 为什么 LinkedList 用 for + get(i) 效率低？—— 每次 get(i) 都要从头遍历节点，时间复杂度 O(n)，而迭代器沿链表逐个移动只需 O(1)
3. 增强 for 的底层机制是什么？—— 编译器会把 foreach 翻译成迭代器遍历

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5. 拓展阅读

官方文档

• Iterable 接口 (JDK 17)
• Iterator 迭代器 (JDK 17)
• LinkedList (JDK 17)
• Queue (JDK 17)
• Deque (JDK 17)

推荐阅读

• 《Java 核心技术 卷 I》第 9 章 集合 —— 迭代器与 foreach 的关系
• 《Effective Java》第 3 版 第 58 条：优先使用 foreach 循环而非传统 for 循环

相关知识点

前置知识	当前知识	后续知识
ArrayList 底层原理（0729）	LinkedList 多接口形态（List/Queue/Deque）	ListIterator（双向迭代）
LinkedList 双链表理论（0730）	Iterator 迭代器	增强 for / forEach 方法
泛型与集合体系（0729）	Iterable → Collection 继承体系	Set 集合与 Map 迭代