Java集合深入学习总结－LinkedHashMap

爱被打了一巴掌 2022-07-28 06:26 188阅读 0赞

# 1. LinkedHashMap概述： #

LinkedHashMap是Map接口的哈希表和链接列表实现，具有可预知的迭代顺序。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。  
LinkedHashMap实现与HashMap的不同之处在于，后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序可以是插入顺序或者是访问顺序。  
注意，此实现不是同步的。如果多个线程同时访问链接的哈希映射，而其中至少一个线程从结构上修改了该映射，则它必须保持外部同步。

# 2. LinkedHashMap的实现： #

对于LinkedHashMap而言，它继承与HashMap、底层使用哈希表与双向链表来保存所有元素。其基本操作与父类HashMap相似，它通过重写父类相关的方法，来实现自己的链接列表特性。下面我们来分析LinkedHashMap的源代码：

## 1) Entry元素： ##

LinkedHashMap采用的hash算法和HashMap相同，但是它重新定义了数组中保存的元素Entry，该Entry除了保存当前对象的引用外，还保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用，从而在哈希表的基础上又构成了双向链接列表。看源代码：

Java代码 ![收藏代码][icon_star.png]

1.  /\*\*
2.   \* 双向链表的表头元素。
3.   \*/
4.  **private** **transient** Entry<K,V> header; 
5.  
6.  /\*\*
7.   \* LinkedHashMap的Entry元素。
8.   \* 继承HashMap的Entry元素，又保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用。
9.   \*/
10. **private** **static** **class** Entry<K,V> **extends** HashMap.Entry<K,V> \{ 
11.  Entry<K,V> before, after; 
12.  …… 
13. \}

##  2) 初始化： ##

通过源代码可以看出，在LinkedHashMap的构造方法中，实际调用了父类HashMap的相关构造方法来构造一个底层存放的table数组。如：

Java代码 ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** LinkedHashMap(**int** initialCapacity, **float** loadFactor) \{ 
2.  **super**(initialCapacity, loadFactor); 
3.   accessOrder = **false**; 
4.  \}

HashMap中的相关构造方法：

Java代码 ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** HashMap(**int** initialCapacity, **float** loadFactor) \{ 
2.  **if** (initialCapacity < 0) 
3.  **throw** **new** IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " \+ 
4.   initialCapacity); 
5.  **if** (initialCapacity > MAXIMUM\_CAPACITY) 
6.   initialCapacity = MAXIMUM\_CAPACITY; 
7.  **if** (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) 
8.  **throw** **new** IllegalArgumentException("Illegal load factor: " \+ 
9.   loadFactor); 
10. 
11. // Find a power of 2 >= initialCapacity
12. **int** capacity = 1; 
13. **while** (capacity < initialCapacity) 
14.  capacity <<= 1; 
15. 
16. **this**.loadFactor = loadFactor; 
17.  threshold = (**int**)(capacity \* loadFactor); 
18.  table = **new** Entry\[capacity\]; 
19.  init(); 
20. \}

我们已经知道LinkedHashMap的Entry元素继承HashMap的Entry，提供了双向链表的功能。在上述HashMap的构造器  
中，最后会调用init()方法，进行相关的初始化，这个方法在HashMap的实现中并无意义，只是提供给子类实现相关的初始化调用。  
LinkedHashMap重写了init()方法，在调用父类的构造方法完成构造后，进一步实现了对其元素Entry的初始化操作。

Java代码 ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **void** init() \{ 
2.   header = **new** Entry<K,V>(-1, **null**, **null**, **null**); 
3.   header.before = header.after = header; 
4.  \}

## 3) 存储： ##

LinkedHashMap并未重写父类HashMap的put方法，而是重写了父类HashMap的put方法调用的子方法void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) 和void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)，提供了自己特有的双向链接列表的实现。

Java代码 ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **void** addEntry(**int** hash, K key, V value, **int** bucketIndex) \{ 
2.  // 调用create方法，将新元素以双向链表的的形式加入到映射中。
3.   createEntry(hash, key, value, bucketIndex); 
4.  
5.  // 删除最近最少使用元素的策略定义
6.   Entry<K,V> eldest = header.after; 
7.  **if** (removeEldestEntry(eldest)) \{ 
8.   removeEntryForKey(eldest.key); 
9.   \} **else** \{ 
10. **if** (size >= threshold) 
11.  resize(2 \* table.length); 
12.  \} 
13. \}

Java代码 ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **void** createEntry(**int** hash, K key, V value, **int** bucketIndex) \{ 
2.   HashMap.Entry<K,V> old = table\[bucketIndex\]; 
3.   Entry<K,V> e = **new** Entry<K,V>(hash, key, value, old); 
4.   table\[bucketIndex\] = e; 
5.  // 调用元素的addBrefore方法，将元素加入到哈希、双向链接列表。
6.   e.addBefore(header); 
7.   size++; 
8.  \}

Java代码 ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **private** **void** addBefore(Entry<K,V> existingEntry) \{ 
2.   after = existingEntry; 
3.   before = existingEntry.before; 
4.   before.after = **this**; 
5.   after.before = **this**; 
6.  \}

##  4) 读取： ##

LinkedHashMap重写了父类HashMap的get方法，实际在调用父类getEntry()方法取得查找的元素后，再判断当排序模式accessOrder为true时，记录访问顺序，将最新访问的元素添加到双向链表的表头，并从原来的位置删除。由于的链表的增加、删除操作是常量级的，故并不会带来性能的损失。

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1.  **public** V get(Object key) \{ 
2.  // 调用父类HashMap的getEntry()方法，取得要查找的元素。
3.   Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key); 
4.  **if** (e == **null**) 
5.  **return** **null**; 
6.  // 记录访问顺序。
7.   e.recordAccess(**this**); 
8.  **return** e.value; 
9.  \}

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1.  **void** recordAccess(HashMap<K,V> m) \{ 
2.   LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m; 
3.  // 如果定义了LinkedHashMap的迭代顺序为访问顺序，
4.  // 则删除以前位置上的元素，并将最新访问的元素添加到链表表头。
5.  **if** (lm.accessOrder) \{ 
6.   lm.modCount++; 
7.   remove(); 
8.   addBefore(lm.header); 
9.   \} 
10. \}

##  5) 排序模式： ##

LinkedHashMap定义了排序模式accessOrder，该属性为boolean型变量，对于访问顺序，为true；对于插入顺序，则为false。

Java代码 ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **private** **final** **boolean** accessOrder;

一般情况下，不必指定排序模式，其迭代顺序即为默认为插入顺序。看LinkedHashMap的构造方法，如：

Java代码 ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** LinkedHashMap(**int** initialCapacity, **float** loadFactor) \{ 
2.  **super**(initialCapacity, loadFactor); 
3.   accessOrder = **false**; 
4.  \}

这些构造方法都会默认指定排序模式为插入顺序。如果你想构造一个LinkedHashMap，并打算按从近期访问最少到近期访问最多的顺序（即访问顺序）来保存元素，那么请使用下面的构造方法构造LinkedHashMap：

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1.  **public** LinkedHashMap(**int** initialCapacity, 
2.  **float** loadFactor, 
3.  **boolean** accessOrder) \{ 
4.  **super**(initialCapacity, loadFactor); 
5.  **this**.accessOrder = accessOrder; 
6.  \}

该哈希映射的迭代顺序就是最后访问其条目的顺序，这种映射很适合构建LRU缓存。LinkedHashMap提供了removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest)方法，在将新条目插入到映射后，put和 putAll将调用此方法。该方法可以提供在每次添加新条目时移除最旧条目的实现程序，默认返回false，这样，此映射的行为将类似于正常映射，即永远不能移除最旧的元素。

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1.  **protected** **boolean** removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) \{ 
2.  **return** **false**; 
3.  \}

此方法通常不以任何方式修改映射，相反允许映射在其返回值的指引下进行自我修改。如果用此映射构建LRU缓存，则非常方便，它允许映射通过删除旧条目来减少内存损耗。  
例如：重写此方法，维持此映射只保存100个条目的稳定状态，在每次添加新条目时删除最旧的条目。

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1.  **private** **static** **final** **int** MAX\_ENTRIES = 100; 
2.  **protected** **boolean** removeEldestEntry(Map.Entry eldest) \{ 
3.  **return** size() > MAX\_ENTRIES; 
4.  \}

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