????????

1. LinkedHashMap概述:

LinkedHashMap是HashMap的一個子類,它保留插入的順序,如果需要輸出的順序和輸入時的相同,那么就選用LinkedHashMap。

?? LinkedHashMap是Map接口的哈希表和鏈接列表實現,具有可預知的迭代順序。此實現提供所有可選的映射操作,并允許使用null值和null鍵。此類不保證映射的順序,特別是它不保證該順序恒久不變
?? LinkedHashMap實現與HashMap的不同之處在于,后者維護著一個運行于所有條目的雙重鏈接列表。此鏈接列表定義了迭代順序,該迭代順序可以是插入順序或者是訪問順序。
?? 注意,此實現不是同步的。如果多個線程同時訪問鏈接的哈希映射,而其中至少一個線程從結構上修改了該映射,則它必須保持外部同步。

?

根據鏈表中元素的順序可以分為:按插入順序的鏈表,和按訪問順序(調用get方法)的鏈表。??

默認是按插入順序排序,如果指定按訪問順序排序,那么調用get方法后,會將這次訪問的元素移至鏈表尾部,不斷訪問可以形成按訪問順序排序的鏈表。 ?可以重寫removeEldestEntry方法返回true值指定插入元素時移除最老的元素。?

?

2. LinkedHashMap的實現:

?? 對于LinkedHashMap而言,它繼承與HashMap、底層使用哈希表與雙向鏈表來保存所有元素。其基本操作與父類HashMap相似,它通過重寫父類相關的方法,來實現自己的鏈接列表特性。下面我們來分析LinkedHashMap的源代碼:

類結構:

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

?

?1) 成員變量:

?? LinkedHashMap采用的hash算法和HashMap相同,但是它重新定義了數組中保存的元素Entry,該Entry除了保存當前對象的引用外,還保存了其上一個元素before和下一個元素after的引用,從而在哈希表的基礎上又構成了雙向鏈接列表。看源代碼:

?

  1. //true表示按照訪問順序迭代,false時表示按照插入順序??

  2. ?private?final?boolean?accessOrder;??

  1. /**?

  2. ?*?雙向鏈表的表頭元素。?

  3. ?*/??

  4. private?transient?Entry<K,V>?header;??

  5. ??

  6. /**?

  7. ?*?LinkedHashMap的Entry元素。?

  8. ?*?繼承HashMap的Entry元素,又保存了其上一個元素before和下一個元素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:

  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:

?? 通過源代碼可以看出,在LinkedHashMap的構造方法中,實際調用了父類HashMap的相關構造方法來構造一個底層存放的table數組。如:

  1. public?LinkedHashMap(int?initialCapacity,?float?loadFactor)?{??

  2. ????super(initialCapacity,?loadFactor);??

  3. ????accessOrder?=?false;??

  4. }??

??? HashMap中的相關構造方法:

  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. }??

??? 我們已經知道LinkedHashMap的Entry元素繼承HashMap的Entry,提供了雙向鏈表的功能。在上述HashMap的構造器中,最后會調用init()方法,進行相關的初始化,這個方法在HashMap的實現中并無意義,只是提供給子類實現相關的初始化調用。
?? LinkedHashMap重寫了init()方法,在調用父類的構造方法完成構造后,進一步實現了對其元素Entry的初始化操作。

  1. void?init()?{??

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

  3. ????header.before?=?header.after?=?header;??

  4. }??

????3) 存儲:

???LinkedHashMap并未重寫父類HashMap的put方法,而是重寫了父類HashMap的put方法調用的子方法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),提供了自己特有的雙向鏈接列表的實現。

HashMap.put:

?

  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. ????}??

?重寫方法:

  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. ????//?調用create方法,將新元素以雙向鏈表的的形式加入到映射中。??

  3. ????createEntry(hash,?key,?value,?bucketIndex);??

  4. ??

  5. ????//?刪除最近最少使用元素的策略定義??

  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. }??

  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. ????//?調用元素的addBrefore方法,將元素加入到哈希、雙向鏈接列表。??

  6. ????e.addBefore(header);??

  7. ????size++;??

  8. }??

  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) 讀取:

?? LinkedHashMap重寫了父類HashMap的get方法,實際在調用父類getEntry()方法取得查找的元素后,再判斷當排序模式accessOrder為true時,記錄訪問順序,將最新訪問的元素添加到雙向鏈表的表頭,并從原來的位置刪除。由于的鏈表的增加、刪除操作是常量級的,故并不會帶來性能的損失。

HashMap.containsValue:

  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. ????}??

?

  1. ?/*查找Map中是否包含給定的value,還是考慮到,LinkedHashMap擁有的雙鏈表,在這里Override是為了提高迭代的效率。?

  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. ????}??

?

?

  1. /*該transfer()是HashMap中的實現:遍歷整個表的各個桶位,然后對桶進行遍歷得到每一個Entry,重新hash到newTable中,?

  2. ?//放在這里是為了和下面LinkedHashMap重寫該法的比較,?

  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()方法是其父類HashMap調用resize()的時候調用的方法,它的作用是表擴容后,把舊表中的key重新hash到新的表中。?

  24. ?*這里從寫了父類HashMap中的該方法,是因為考慮到,LinkedHashMap擁有的雙鏈表,在這里Override是為了提高迭代的效率。?

  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. ?}??

?

  1. public?V?get(Object?key)?{??

  2. ????//?調用父類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. ????//?記錄訪問順序。??

  7. ????e.recordAccess(this);??

  8. ????return?e.value;??

  9. }??

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

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

  3. ????//?如果定義了LinkedHashMap的迭代順序為訪問順序,??

  4. ????//?則刪除以前位置上的元素,并將最新訪問的元素添加到鏈表表頭。??

  5. ????if?(lm.accessOrder)?{??

  6. ????????lm.modCount++;??

  7. ????????remove();??

  8. ????????addBefore(lm.header);??

  9. ????}??

  10. }??

?

  1. /**?

  2. ?????????*?Removes?this?entry?from?the?linked?list.?

  3. ?????????*/??

  4. ????????private?void?remove()?{??

  5. ????????????before.after?=?after;??

  6. ????????????after.before?=?before;??

  7. ????????}??

?

?

  1. /**clear鏈表,設置header為初始狀態*/??

  2. public?void?clear()?{??

  3. ?super.clear();??

  4. ?header.before?=?header.after?=?header;??

  5. }??

?

?

????5) 排序模式:

?? LinkedHashMap定義了排序模式accessOrder,該屬性為boolean型變量,對于訪問順序,為true;對于插入順序,則為false。

  1. private?final?boolean?accessOrder;??

?一般情況下,不必指定排序模式,其迭代順序即為默認為插入順序。看LinkedHashMap的構造方法,如:

  1. public?LinkedHashMap(int?initialCapacity,?float?loadFactor)?{??

  2. ????super(initialCapacity,?loadFactor);??

  3. ????accessOrder?=?false;??

  4. }??

??? 這些構造方法都會默認指定排序模式為插入順序。如果你想構造一個LinkedHashMap,并打算按從近期訪問最少到近期訪問最多的順序(即訪問順序)來保存元素,那么請使用下面的構造方法構造LinkedHashMap:

  1. public?LinkedHashMap(int?initialCapacity,??

  2. ?????????float?loadFactor,??

  3. ?????????????????????boolean?accessOrder)?{??

  4. ????super(initialCapacity,?loadFactor);??

  5. ????this.accessOrder?=?accessOrder;??

  6. }??

??? 該哈希映射的迭代順序就是最后訪問其條目的順序,這種映射很適合構建LRU緩存。LinkedHashMap提供了removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest)方法。該方法可以提供在每次添加新條目時移除最舊條目的實現程序,默認返回false,這樣,此映射的行為將類似于正常映射,即永遠不能移除最舊的元素。

?

當有新元素加入Map的時候會調用Entry的addEntry方法,會調用removeEldestEntry方法,這里就是實現LRU元素過期機制的地方,默認的情況下removeEldestEntry方法只返回false表示元素永遠不過期。

  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,相反允許映射在其返回值的指引下進行自我修改。如果用此映射構建LRU緩存,則非常方便,它允許映射通過刪除舊條目來減少內存損耗。

?? 例如:重寫此方法,維持此映射只保存100個條目的穩定狀態,在每次添加新條目時刪除最舊的條目。

  1. private?static?final?int?MAX_ENTRIES?=?100;??

  2. protected?boolean?removeEldestEntry(Map.Entry?eldest)?{??

  3. ????return?size()?>?MAX_ENTRIES;??

  4. }??


?

其實LinkedHashMap幾乎和HashMap一樣,不同的是它定義了一個Entry<K,V> header,這個header不是放在Table里,它是額外獨立出來的。LinkedHashMap通過繼承hashMap中的Entry<K,V>,并添加兩個屬性Entry<K,V> ?before,after,和header結合起來組成一個雙向鏈表,來實現按插入順序或訪問順序排序。

????