理解LinkedHashMap

爱被打了一巴掌 2022-08-02 05:42 59阅读 0赞

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**HashMap**:

put -> addEntry(新建一个Entry)

get

getEntry

**LinkedHashMap**:

put -> addEntry(重写)

新建一个Entry,然后将其加入header前

e.addBefore(header)

get -> 调用HashMap的getEntry - recordAccess(重写)

**HashMap的get与getEntry**

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **final** Entry<K,V> getEntry(Object key) \{  
2.          **int** hash = (key == **null**) ? 0 : hash(key.hashCode());  
3.          **for** (Entry<K,V> e = table\[indexFor(hash, table.length)\];  
4.               e != **null**;  
5.               e = e.next) \{  
6.              Object k;  
7.              **if** (e.hash == hash &&  
8.                  ((k = e.key) == key || (key != **null** && key.equals(k))))  
9.                  **return** e;  
10.         \}  
11.         **return** **null**;  
12.     \}  
13.       
14.       
15.     **public** V get(Object key) \{  
16.         **if** (key == **null**)  
17.             **return** getForNullKey();  
18.         **int** hash = hash(key.hashCode());  
19.         **for** (Entry<K,V> e = table\[indexFor(hash, table.length)\];  
20.              e != **null**;  
21.              e = e.next) \{  
22.             Object k;  
23.             **if** (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))  
24.                 **return** e.value;  
25.         \}  
26.         **return** **null**;  
27.     \}

** **

1. LinkedHashMap概述：

LinkedHashMap是HashMap的一个子类，它**保留插入的顺序**，如果需要输出的顺序和输入时的相同，那么就选用LinkedHashMap。

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。

根据链表中元素的顺序可以分为：**按插入顺序的链表，和按访问顺序(调用get方法)的链表。**

默认是按插入顺序排序，如果指定按访问顺序排序，那么调用get方法后，会将这次访问的元素移至链表尾部，不断访问可以形成按访问顺序排序的链表。  可以重写removeEldestEntry方法返回true值指定插入元素时移除最老的元素。

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：

**类结构：**

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **class** LinkedHashMap<K, V> **extends** HashMap<K, V> **implements** Map<K, V>

1) 成员变量：

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.  //true表示按照访问顺序迭代，false时表示按照插入顺序  
2.   **private** **final** **boolean** accessOrder;

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. \}

HashMap.Entry:

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **static** **class** Entry<K,V> **implements** Map.Entry<K,V> \{  
2.          **final** K key;  
3.          V value;  
4.          Entry<K,V> next;  
5.          **final** **int** hash;  
6.    
7.          Entry(**int** h, K k, V v, Entry<K,V> n) \{  
8.              value = v;  
9.              next = n;  
10.             key = k;  
11.             hash = h;  
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

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

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

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 recordAccess(HashMap m)  ，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。

HashMap.put:

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** V put(K key, V value) \{  
2.          **if** (key == **null**)  
3.              **return** putForNullKey(value);  
4.          **int** hash = hash(key.hashCode());  
5.          **int** i = indexFor(hash, table.length);  
6.          **for** (Entry<K,V> e = table\[i\]; e != **null**; e = e.next) \{  
7.              Object k;  
8.              **if** (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) \{  
9.                  V oldValue = e.value;  
10.                 e.value = value;  
11.                 e.recordAccess(**this**);  
12.                 **return** oldValue;  
13.             \}  
14.         \}  
15.   
16.         modCount++;  
17.         addEntry(hash, key, value, i);  
18.         **return** **null**;  
19.     \}

重写方法：

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **void** recordAccess(HashMap<K,V> m) \{  
2.              LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;  
3.              **if** (lm.accessOrder) \{  
4.                  lm.modCount++;  
5.                  remove();  
6.                  addBefore(lm.header);  
7.              \}  
8.          \}

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

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

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。

**HashMap.containsValue:**

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **boolean** containsValue(Object value) \{  
2.      **if** (value == **null**)  
3.              **return** containsNullValue();  
4.    
5.      Entry\[\] tab = table;  
6.          **for** (**int** i = 0; i < tab.length ; i++)  
7.              **for** (Entry e = tab\[i\] ; e != **null** ; e = e.next)  
8.                  **if** (value.equals(e.value))  
9.                      **return** **true**;  
10.     **return** **false**;  
11.     \}

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.   /\*查找Map中是否包含给定的value，还是考虑到，LinkedHashMap拥有的双链表，在这里Override是为了提高迭代的效率。 
2.   \*/  
3.  **public** **boolean** containsValue(Object value) \{  
4.          // Overridden to take advantage of faster iterator  
5.          **if** (value==**null**) \{  
6.              **for** (Entry e = header.after; e != header; e = e.after)  
7.                  **if** (e.value==**null**)  
8.                      **return** **true**;  
9.          \} **else** \{  
10.             **for** (Entry e = header.after; e != header; e = e.after)  
11.                 **if** (value.equals(e.value))  
12.                     **return** **true**;  
13.         \}  
14.         **return** **false**;  
15.     \}

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  /\*该transfer()是HashMap中的实现：遍历整个表的各个桶位，然后对桶进行遍历得到每一个Entry，重新hash到newTable中， 
2.   //放在这里是为了和下面LinkedHashMap重写该法的比较， 
3.   void transfer(Entry\[\] newTable) \{  
4.          Entry\[\] src = table; 
5.          int newCapacity = newTable.length; 
6.          for (int j = 0; j < src.length; j++) \{  
7.              Entry<K,V> e = src\[j\]; 
8.              if (e != null) \{  
9.                  src\[j\] = null; 
10.                 do \{  
11.                     Entry<K,V> next = e.next; 
12.                     int i = indexFor(e.hash, newCapacity); 
13.                     e.next = newTable\[i\]; 
14.                     newTable\[i\] = e; 
15.                     e = next; 
16.                 \} while (e != null); 
17.             \} 
18.         \} 
19.     \} 
20.  \*/  
21.   
22.  /\*\* 
23.  \*transfer()方法是其父类HashMap调用resize()的时候调用的方法，它的作用是表扩容后，把旧表中的key重新hash到新的表中。 
24.  \*这里从写了父类HashMap中的该方法，是因为考虑到，LinkedHashMap拥有的双链表，在这里Override是为了提高迭代的效率。 
25.  \*/  
26.  **void** transfer(HashMap.Entry\[\] newTable) \{  
27.    **int** newCapacity = newTable.length;  
28.    **for** (Entry<K, V> e = header.after; e != header; e = e.after) \{  
29.      **int** index = indexFor(e.hash, newCapacity);  
30.      e.next = newTable\[index\];  
31.      newTable\[index\] = e;  
32.    \}  
33.  \}

Java代码

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.  \}

Java代码

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. \}

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  /\*\* 
2.           \* Removes this entry from the linked list. 
3.           \*/  
4.          **private** **void** remove() \{  
5.              before.after = after;  
6.              after.before = before;  
7.          \}

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  /\*\*clear链表，设置header为初始状态\*/  
2.  **public** **void** clear() \{  
3.   **super**.clear();  
4.   header.before = header.after = header;  
5.  \}

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

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

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：

Java代码

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。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。

当有新元素加入Map的时候会调用Entry的addEntry方法，会调用removeEldestEntry方法，这里就是实现LRU元素过期机制的地方，默认的情况下removeEldestEntry方法只返回false表示元素永远不过期。

Java代码    [![收藏代码][icon_star.png 1]][icon_star.png 1 1]

1.    /\*\* 
2.      \* This override alters behavior of superclass put method. It causes newly 
3.      \* allocated entry to get inserted at the end of the linked list and 
4.      \* removes the eldest entry if appropriate. 
5.      \*/  
6.     **void** addEntry(**int** hash, K key, V value, **int** bucketIndex) \{  
7.         createEntry(hash, key, value, bucketIndex);  
8.    
9.         // Remove eldest entry if instructed, else grow capacity if appropriate  
10.        Entry<K,V> eldest = header.after;  
11.        **if** (removeEldestEntry(eldest)) \{  
12.            removeEntryForKey(eldest.key);  
13.        \} **else** \{  
14.            **if** (size >= threshold)   
15.                resize(2 \* table.length);  
16.        \}  
17.    \}  
18.   
19.    /\*\* 
20.     \* This override differs from addEntry in that it doesn't resize the 
21.     \* table or remove the eldest entry. 
22.     \*/  
23.    **void** createEntry(**int** hash, K key, V value, **int** bucketIndex) \{  
24.        HashMap.Entry<K,V> old = table\[bucketIndex\];  
25. Entry<K,V> e = **new** Entry<K,V>(hash, key, value, old);  
26.        table\[bucketIndex\] = e;  
27.        e.addBefore(header);  
28.        size++;  
29.    \}  
30.   
31.    **protected** **boolean** removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) \{  
32.        **return** **false**;  
33.    \}

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。

Java代码

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

来源：[http://zhangshixi.iteye.com/blog/673789][http_zhangshixi.iteye.com_blog_673789]

参考：[http://hi.baidu.com/yao1111yao/blog/item/3043e2f5657191f07709d7bb.html][http_hi.baidu.com_yao1111yao_blog_item_3043e2f5657191f07709d7bb.html]

部分修改。

使用LinkedHashMap构建LRU的Cache

[http://tomyz0223.iteye.com/blog/1035686][http_tomyz0223.iteye.com_blog_1035686]

基于LinkedHashMap实现LRU缓存调度算法原理及应用

[/images/20220731/7237bcc6a4cb4a91b99f14c395da6fd3.png][icon_star.png 1 1]

其实LinkedHashMap几乎和HashMap一样，不同的是它定义了一个Entry<K,V> header，这个header不是放在Table里，它是额外独立出来的。LinkedHashMap通过继承hashMap中的Entry<K,V>,并添加两个属性Entry<K,V>  before,after,和header结合起来组成一个双向链表，来实现按插入顺序或访问顺序排序。

[http_uule.iteye.com_blog_1522291]: http://uule.iteye.com/blog/1522291
[f1a24960-6587-38b7-9af0-d0e2cbc1530d.jpg]: /images/20220731/023fa2415e34435383cc70d0bdaed7c7.png
[icon_star.png]: /images/20220731/2113c07ebff141d283b5f96a837ad41c.png
[icon_star.png 1]: http://woming66.iteye.com/images/icon_star.png
[icon_star.png 1 1]: /images/20220731/7237bcc6a4cb4a91b99f14c395da6fd3.png
[http_zhangshixi.iteye.com_blog_673789]: http://zhangshixi.iteye.com/blog/673789
[http_hi.baidu.com_yao1111yao_blog_item_3043e2f5657191f07709d7bb.html]: http://hi.baidu.com/yao1111yao/blog/item/3043e2f5657191f07709d7bb.html
[http_tomyz0223.iteye.com_blog_1035686]: http://tomyz0223.iteye.com/blog/1035686