
LinkedHashMap 继承自 HashMap,在 HashMap 基础上,通过维护一条双向链表,解决了 HashMap 不能随时保持遍历顺序和插入顺序一致的问题。
HashMap:
LinkedHashMap:
一、基本定义 static class Entry extends HashMap.Node {
Entry before, after;
Entry(int hash, K key, V value, Node next) {
super(hash, key, value, next);
}
}
LinkedHashMap 内部类 Entry 继承自 HashMap 内部类 Node,并新增了两个引用,分别是 before 和 after。这两个引用的用途不难理解,也就是用于维护双向链表。
//双向链表的头结点
transient LinkedHashMap.Entry head;
//双向链表的尾结点
transient LinkedHashMap.Entry tail;
//一个条件变量,它控制了是否在get *** 作后需要将新的get的节点重新放到链表的尾部
//LinkedHashMap可以维持了插入的顺序,但是这个顺序不是不变的,可以被get *** 作打乱。
final boolean accessOrder;
二、构造函数
构造函数一共有五个,前四个继承了HashMap的四个构造函数,并默认accessOrder=false。
public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
super(initialCapacity, loadFactor);
accessOrder = false;
}
public LinkedHashMap(int initialCapacity) {
super(initialCapacity);
accessOrder = false;
}
public LinkedHashMap() {
super();
accessOrder = false;
}
public LinkedHashMap(Map extends K, ? extends V> m) {
super();
accessOrder = false;
putMapEntries(m, false);
}
public LinkedHashMap(int initialCapacity,
float loadFactor,
boolean accessOrder) {
super(initialCapacity, loadFactor);
this.accessOrder = accessOrder;
}
三、插入
查看了LinkedHashMap的源码发现并没有put方法,也就是并没有覆写父类的 put 方法,而是直接使用了父类的实现。但在 HashMap 中,put 方法插入的是 HashMap 内部类 Node 类型的节点,该类型的节点并不具备与 LinkedHashMap 内部类 Entry 及其子类型节点组成双向链表的能力。
//HashMap的插入方法
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node[] tab; Node p; int n, I;
// 初始化桶数组 table,table 直到插入新数据时才进行初始化
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 如果桶中不包含键值对节点引用,则将新键值对节点的引用存入桶中即可
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node e; K k;
// 首先判断桶中第一个结点是否与要插入的结点键值相等,结点hash相同
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
// 如果桶中第一个结点是树结点,则调用红黑树的插入方法
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
// 遍历链表,同时统计链表长度
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
//如果遍历的当前结点next为空,直接创建新的结点放在链表尾部
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//如果遍历的当前结点与要插入的结点键值相等,hash相同,则break
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
// e是插入链表的结点,判断其简直对是否存在HashMap中
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
// 在插入完结点后判断是否超过阈值,如果超过则扩容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
为了实现LinkedHashMap的双向链表,put *** 作在HashMap上进行补充:
//HashMap的实现方法
Node newNode(int hash, K key, V value, Node next) {
return new Node<>(hash, key, value, next);
}
//LinkedHashMap的实现方法,覆写了父类HashMap的newNode方法
Node newNode(int hash, K key, V value, Node e) {
LinkedHashMap.Entry p =
new LinkedHashMap.Entry(hash, key, value, e);
linkNodeLast(p);
return p;
}
//将插入的结点放在双向链表的尾部
private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry p) {
LinkedHashMap.Entry last = tail;
tail = p;
if (last == null)
head = p;
else {
p.before = last;
last.after = p;
}
}
LinkedHashMap插入新结点的功能实现步骤:
- 调用父类HashMap的put方法
- 创建新结点的时候调用覆写了父类方法的newNode()
- 将插入的新结点放在双向链表的尾部
//HashMap的删除方法
public V remove(Object key) {
Node e;
return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
null : e.value;
}
//HashMap删除的具体实现方法
final Node removeNode(int hash, Object key, Object value,
boolean matchValue, boolean movable) {
Node[] tab; Node p; int n, index;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
Node node = null, e; K k; V v;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
node = p;
else if ((e = p.next) != null) {
if (p instanceof TreeNode)
node = ((TreeNode)p).getTreeNode(hash, key);
else {
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key ||
(key != null && key.equals(k)))) {
node = e;
break;
}
p = e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))) {
if (node instanceof TreeNode)
((TreeNode)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
else if (node == p)
tab[index] = node.next;
else
p.next = node.next;
++modCount;
--size;
afterNodeRemoval(node);//HashMap里的回调方法,具体实现在LinkedHashMap中
return node;
}
}
return null;
}
//LinkedHashMap的实现方法
void afterNodeRemoval(Node e) { // unlink
LinkedHashMap.Entry p =
(LinkedHashMap.Entry)e, b = p.before, a = p.after;
//将 p 节点的前驱后后继引用置空
p.before = p.after = null;
if (b == null)
head = a;
else
b.after = a;
if (a == null)
tail = b;
else
a.before = b;
}
LinkedHashMap删除结点的功能实现步骤:
- 调用父类HashMap的remove方法
- 在删除结点后调用回调方法afterNodeRemoval(),此时单链表中的目标结点已经被删除,但是双向链表的引用还在
- 在afterNodeRemoval()中将目标结点的前驱后继引用置空
在LinkedHashMap的构造方法中,只有最后一个的accessOrder=true,即可让它按访问顺序维护链表。访问顺序的原理上并不复杂,当我们调用get/getOrDefault/replace等方法时,只需要将这些方法访问的节点移动到链表的尾部即可。
//HashMap中的实现方法
public V get(Object key) {
Node e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
//LinkedHashMap中覆写的实现方法
public V get(Object key) {
Node e;
if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)
return null;
// 如果 accessOrder 为 true,则调用 afterNodeAccess 将被访问节点移动到链表最后
if (accessOrder)
afterNodeAccess(e);
return e.value;
}
void afterNodeAccess(Node e) { // move node to last
LinkedHashMap.Entry last;
if (accessOrder && (last = tail) != e) {
LinkedHashMap.Entry p =
(LinkedHashMap.Entry)e, b = p.before, a = p.after;
p.after = null;
if (b == null)
head = a;
else
b.after = a;
if (a != null)
a.before = b;
else
last = b;
if (last == null)
head = p;
else {
p.before = last;
last.after = p;
}
//最终将目标结点放在最后
tail = p;
++modCount;
}
}
六、基于 LinkedHashMap 实现缓存
//HashMap中的回调方法在LinkedHashMap中的实现
void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldest
LinkedHashMap.Entry first;
//查看双链表中的头结点是否需要被删除
if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) {
K key = first.key;
removeNode(hash(key), key, null, false, true);
}
}
//移除最近最少被访问条件之一,通过覆盖此方法可实现不同策略的缓存
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
return false;
}
public class SimpleCache extends LinkedHashMap {
private static final int MAX_NODE_NUM = 100;
private int limit;
public SimpleCache() {
this(MAX_NODE_NUM);
}
public SimpleCache(int limit) {
super(limit, 0.75f, true);
this.limit = limit;
}
public V save(K key, V val) {
return put(key, val);
}
public V getOne(K key) {
return get(key);
}
public boolean exists(K key) {
return containsKey(key);
}
/**
* 判断节点数是否超限
* @param eldest
* @return 超限返回 true,否则返回 false
*/
@Override
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
return size() > limit;
}
}
测试代码如下:
public class SimpleCacheTest {
@Test
public void test() throws Exception {
SimpleCache cache = new SimpleCache<>(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
cache.save(i, i * i);
}
System.out.println("插入10个键值对后,缓存内容:");
System.out.println(cache + "\n");
System.out.println("访问键值为7的节点后,缓存内容:");
cache.getOne(7);
System.out.println(cache + "\n");
System.out.println("插入键值为1的键值对后,缓存内容:");
cache.save(1, 1);
System.out.println(cache);
}
}
参考
https://www.tianxiaobo.com/2018/01/24/LinkedHashMap-源码详细分析(JDK1-8)/
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