LinkedHashMap源码

前面分析了HashMap的实现，我们知道其底层数据存储是一个hash表（数组+单向链表）。接下来我们看一下另一个LinkedHashMap，它是HashMap的一个子类，他在HashMap的基础上维持了一个双向链表（hash表+双向链表），在遍历的时候可以使用插入顺序（先进先出，类似于FIFO），或者是最近最少使用（LRU）的顺序。

来具体看下LinkedHashMap的实现。

1.定义

public class LinkedHashMap<K,V>

extends HashMap<K,V>

implements Map<K,V>

　　从定义可以看到LinkedHashMap继承于HashMap，且实现了Map接口。这也就意味着HashMap的一些优秀因素可以被继承下来，比如hash寻址，使用链表解决hash冲突等实现的快速查找，对于HashMap中一些效率较低的内容，比如容器扩容过程，遍历方式，LinkedHashMap是否做了一些优化呢。继续看代码吧。

2.底层存储

开篇我们说了LinkedHashMap是基于HashMap，并在其基础上维持了一个双向链表，也就是说LinkedHashMap是一个hash表（数组+单向链表） +双向链表的实现，到底实现方式是怎么样的，来看一下：

/**

* The head of the doubly linked list.

*/

private transient Entry<K,V> header ;

/**

* The iteration ordering method for this linked hash map: <tt>true</tt>

* for access -order, <tt> false</tt> for insertion -order.

*

* @serial

*/

private final boolean accessOrder;

看到了一个无比熟悉的属性header，它在LinkedList中出现过，英文注释很明确，是双向链表的头结点对不对。再看accessOrder这个属性，true表示最近较少使用顺序，false表示插入顺序。当然你说怎么没看到数组呢，别忘了LinkedHashMap继承于HashMap，Entry[]这个东东就不用写了吧。。。

再来看下Entry这个节点类和HashMap中的有什么不同。

/**

* LinkedHashMap entry.

*/

private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {

// These fields comprise the doubly linked list used for iteration.

// 双向链表的上一个节点before和下一个节点after

Entry<K,V> before, after ;

// 构造方法直接调用父类HashMap的构造方法（super）

Entry( int hash, K key, V value, HashMap.Entry<K,V> next) {

super(hash, key, value, next);

}

/**

* 从链表中删除当前节点的方法

*/

private void remove() {

// 改变当前节点前后两个节点的引用关系，当前节点没有被引用后，gc可以回收

// 将上一个节点的after指向下一个节点

before.after = after;

// 将下一个节点的before指向前一个节点

after.before = before;

}

/**

* 在指定的节点前加入一个节点到链表中（也就是加入到链表尾部）

*/

private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {

// 下面改变自己对前后的指向

// 将当前节点的after指向给定的节点（加入到existingEntry前面嘛）

after = existingEntry;

// 将当前节点的before指向给定节点的上一个节点

before = existingEntry.before ;

// 下面改变前后最自己的指向

// 上一个节点的after指向自己

before.after = this;

// 下一个几点的before指向自己

after.before = this;

}

// 当向Map中获取查询元素或修改元素（put相同key）的时候调用这个方法

void recordAccess(HashMap<K,V> m) {

LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;

// 如果accessOrder为true，也就是使用最近较少使用顺序

if (lm.accessOrder ) {

lm. modCount++;

// 先删除，再添加，也就相当于移动了

// 删除当前元素

remove();

// 将当前元素加入到header前（也就是链表尾部）

addBefore(lm. header);

}

// 当从Map中删除元素的时候调动这个方法

void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {

remove();

}

可以看到Entry继承了HashMap中的Entry，但是LinkedHashMap中的Entry多了两个属性指向上一个节点的before和指向下一个节点的after，也正是这两个属性组成了一个双向链表。等等。。。Entry还有一个继承下来的next属性，这个next是单向链表中用来指向下一个节点的，怎么回事嘛，怎么又是单向链表又是双向链表呢，都要晕了对不对，其实想的没错，这里的节点即是Hash表中的单向链表中的一个节点，它又是LinkedHashMap维护的双向链表中的一个节点，是不是瞬间觉得高大上了。图解一下吧（不要告诉我图好乱，我看不懂。。。）

注：黑色箭头指向表示单向链表的next指向，红色箭头指向表示双向链表的before指向，蓝色箭头指向表示双向链表的after指向。另外LinkedHashMap种还有一个header节点是不保存数据的，这里没有画出来。

从上图可以看出LinkedHashMap仍然是一个Hash表，底层由一个数组组成，而数组的每一项都是个单向链表，由next指向下一个节点。但是LinkedHashMap所不同的是，在节点中多了两个属性before和after，由这两个属性组成了一个双向循环链表（你怎么知道是循环，下面在说喽），而由这个双向链表维持着Map容器中元素的顺序。看下Entry中的recordRemoval方法，该方法将在节点被删除时候调用，Hash表中链表节点被正常删除后，调用该方法修正由于节点被删除后双向链表的前后指向关系，从这一点来看，LinkedHashMap比HashMap的add、remove、set等操作要慢一些（因为要维护双向链表）。

明白了LinkedHashMap的底层存储结构后，我们来看一下它的构造方法以及怎么样对链表进行初始化的。

3.构造方法

/**

* 构造一个指定初始容量和加载因子的LinkedHashMap，默认accessOrder为false

*/

public LinkedHashMap( int initialCapacity, float loadFactor) {

super(initialCapacity, loadFactor);

accessOrder = false;

}

/**

* 构造一个指定初始容量的LinkedHashMap，默认accessOrder为false

*/

public LinkedHashMap( int initialCapacity) {

super(initialCapacity);

accessOrder = false;

}

/**

* 构造一个使用默认初始容量(16)和默认加载因子(0.75)的LinkedHashMap，默认accessOrder为false

*/

public LinkedHashMap() {

super();

accessOrder = false;

}

/**

* 构造一个指定map的LinkedHashMap，所创建LinkedHashMap使用默认加载因子(0.75)和足以容纳指定map的初始容量，默认accessOrder为false 。

*/

public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {

super(m);

accessOrder = false;

}

/**

* 构造一个指定初始容量、加载因子和accessOrder的LinkedHashMap

*/

public LinkedHashMap( int initialCapacity,

float loadFactor,

boolean accessOrder) {

super(initialCapacity, loadFactor);

this.accessOrder = accessOrder;

}

构造方法很简单基本都是调用父类HashMap的构造方法（super），只有一个区别就是对于accessOrder的设定，上面的构造参数中多数都是将accessOrder默认设置为false，只有一个构造方法留了一个出口可以设置accessOrder参数。看完了构造方法，发现一个问题，咦？头部节点header的初始化跑哪里去了？

回忆一下，看看HashMap的构造方法：

/**

* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial

* capacity and load factor.

*

* @param initialCapacity the initial capacity

* @param loadFactor the load factor

* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative

* or the load factor is nonpositive

*/

public HashMap( int initialCapacity, float loadFactor) {

if (initialCapacity < 0)

throw new IllegalArgumentException( "Illegal initial capacity: " +

initialCapacity);

if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)

initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;

if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))

throw new IllegalArgumentException( "Illegal load factor: " +

loadFactor);

// Find a power of 2 >= initialCapacity

int capacity = 1;

while (capacity < initialCapacity)

capacity <<= 1;

this.loadFactor = loadFactor;

threshold = (int)(capacity * loadFactor);

table = new Entry[capacity];

init();

}

/**

* Initialization hook for subclasses. This method is called

* in all constructors and pseudo -constructors (clone, readObject)

* after HashMap has been initialized but before any entries have

* been inserted. (In the absence of this method, readObject would

* require explicit knowledge of subclasses.)

*/

void init() {

哦，明白了，init()在HashMap中是一个空方法，也就是给子类留的一个回调函数，ok，我们来看下LinkedHashMap对init()方法的实现吧。

/**

* Called by superclass constructors and pseudoconstructors (clone,

* readObject) before any entries are inserted into the map. Initializes

* the chain.

*/

void init() {

// 初始化话header，将hash设置为-1，key、value、next设置为null

header = new Entry<K,V>(-1, null, null, null);

// header的before和after都指向header自身

header.before = header. after = header ;

init()方法看完了，看出点什么嘛？LinkedHashMap中维护的是个双向循环链表对不对？（什么？还不明白，去好好看看给jdk写注释系列之jdk1.6容器(2)-LinkedList源码解析）

4.增加

LinkedHashMap没有重写put方法，只是重写了HashMap中被put方法调用的addEntry。

/**

* This override alters behavior of superclass put method. It causes newly

* allocated entry to get inserted at the end of the linked list and

* removes the eldest entry if appropriate.

*/

void addEntry( int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

// 调用createEntry方法创建一个新的节点

createEntry(hash, key, value, bucketIndex);

// Remove eldest entry if instructed, else grow capacity if appropriate

// 取出header后的第一个节点（因为header不保存数据，所以取header后的第一个节点）

Entry<K,V> eldest = header.after ;

// 判断是容量不够了是要删除第一个节点还是需要扩容

if (removeEldestEntry(eldest)) {

// 删除第一个节点（可实现FIFO、LRU策略的Cache）

removeEntryForKey(eldest. key);

} else {

// 和HashMap一样进行扩容

if (size >= threshold)

resize(2 * table.length );

}

/**

* This override differs from addEntry in that it doesn‘t resize the

* table or remove the eldest entry.

*/

void createEntry( int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

// 下面三行代码的逻辑是，创建一个新节点放到单向链表的头部

// 取出数组bucketIndex位置的旧节点

HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];

// 创建一个新的节点，并将next指向旧节点

Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(hash, key, value, old);

// 将新创建的节点放到数组的bucketIndex位置

table[bucketIndex] = e;

// 维护双向链表，将新节点添加在双向链表header前面（链表尾部）

e.addBefore( header);

// 计数器size加1

size++;

}

/**

* 默认返回false，也就是不会进行元素删除了。如果想实现cache功能，只需重写该方法

*/

protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {

return false;

}

可以看到，在添加方法上，比HashMap中多了两个逻辑，一个是当Map容量不足后判断是删除第一个元素，还是进行扩容，另一个是维护双向链表。而在判断是否删除元素的时候，我们发现removeEldestEntry这个方法竟然是永远返回false，这什么鬼。。。哦，想了下，原来想要实现Cache功能，需要自己继承LinkedHashMap然后重写removeEldestEntry方法，这里默认提供的是容器的功能。

5.删除

LinkedHashMap没有重写remove方法，只是在实现了Entry类的recordRemoval方法，该方法是HashMap的提供的一个回调方法，在HashMap的remove方法进行回调，而LinkedHashMap中recordRemoval的主要当然是要维护双向链表了，返回上面去看下Entry类的recordRemoval方法吧。

6.查找

LinkedHashMap重写了get方法，但是确复用了HashMap中的getEntry方法，LinkedHashMap是在get方法中指加入了调用recoreAccess方法的逻辑，recoreAccess方法的目的当然也是维护双向链表了，具体逻辑返回上面去看下Entry类的recoreAccess方法吧。

public V get(Object key) {

Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);

if (e == null)

return null;

e.recordAccess( this);

return e.value ;

}

7.是否包含

/**

* Returns <tt>true</tt> if this map maps one or more keys to the

* specified value.

*

* @param value value whose presence in this map is to be tested

* @return <tt> true</tt> if this map maps one or more keys to the

* specified value

*/

public boolean containsValue(Object value) {

// Overridden to take advantage of faster iterator

// 遍历双向链表，查找指定的value

if (value==null) {

for (Entry e = header .after; e != header; e = e.after )

if (e.value ==null)

return true;

} else {

for (Entry e = header .after; e != header; e = e.after )

if (value.equals(e.value ))

return true;

}

return false;

}

LinkedHashMap对containsValue进行了重写，我们在HashMap中说过，HashMap的containsValue需要遍历整个hash表，这样是十分低效的。而LinkedHashMap中重写后，不再遍历hash表，而是遍历其维护的双向链表，这样在效率上难道就有所改善吗？我们分析下：hash表是由数组+单向链表组成，而由于使用hash算法，可能会导致散列不均匀，甚至数组的有些项是没有元素的（没有hash出对应的散列值），而LinkedHashMap的双向链表呢，是不存在空项的，所以LinkedHashMap的containsValue比HashMap的containsValue效率要好一些。

时间： 2024-11-05 14:49:48

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