Java:LinkedHashMap类小记
对 Java 中的 LinkedHashMap类,做一个微不足道的小小小小记
概述
public class LinkedHashMap<K,V>
extends HashMap<K,V>
implements Map<K,V>{
// ...
}
LinkedHashMap 继承于 HashMap,而由于 HashMap 是无序的,而当我们需要有序的存储 key-value 键值对时,就可以采用 LinkedHashMap。
关于 HashMap 的进一步了解:Java:HashMap类小记
因此,LinkedHashMap其实就是可以看成 HashMap 的基础上,多了一个双向链表来维持顺序。
下面用一张图来表示:
实现原理
由于 LinkedHashMap 继承于 HashMap,因此很多都是直接对原 HashMap 函数进行了些许的重写处理
成员属性
LinkedHashMap 也是基于 HashMap 实现的,不同的是它定义了一个 Entry head,tail,这个 head,tail 不是放在 Table 里,它是额外独立出来的。LinkedHashMap 通过继承 hashMap 中的 Entry,并添加两个属性 Entry before,Entry after 并结合head,tail组成一个双向链表,来实现按插入顺序或访问顺序排序。
public class LinkedHashMap<K,V>
extends HashMap<K,V>
implements Map<K,V>
{
// LinkedHashMap实现了静态内部类Entry,继承了HashMap.Node,
// 同时定义了before, after两个属性
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
Entry<K,V> before, after;
Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
super(hash, key, value, next);
}
}
// 链表的头结点,表示最老的那个节点
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;
// 链表的尾节点,表示最新插入的那个节点
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;
// 链表的遍历顺序:
final boolean accessOrder;
}
构造函数
从下面的构造函数可以看出,LinkedHashMap 都是调用了 HashMap 的构造函数,只是多了一个 accessOrder 的成员属性
accessOrder 与存储的顺序有关,LinkedHashMap存储数据是有序的,而且分为两种:插入顺序和访问顺序,见后续分析
public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
// 调用 HashMap的构造函数
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;
}
put 方法
在 JDK1.8 的 LinkedHashMap 源码中,甚至没有 put()
方法,因此它继承的是来自 HashMap 的 put 方法
对于涉及到HashMap的一些方法,在Java:HashMap类小记中已经分析了,这里也就不再分析,只分析 LinkedHashMap 对其重写的方法
// HashMap的put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<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
// newNode 在LinkedHashMap中对其进行了重写
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
// newNode 在LinkedHashMap中对其进行了重写,,后续进行分析
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
// 在HashMap中为空方法,在LinkedHashMap进行了实现,后续进行分析
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
// 3. 在HashMap中为空方法,在LinkedHashMap进行了实现
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
// newNode 在LinkedHashMap中对其进行了重写
// 实现了:LinkedHashMap创建Entry,通过linkNodeLast方法将Entry接在双向链表的尾部,实现了双向链表的建立
// Create a regular (non-tree) node
Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> e) {
LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
new LinkedHashMap.Entry<K,V>(hash, key, value, e);
// 将Entry接在双向表尾部
linkNodeLast(p);
return p;
}
// link at the end of list
private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry<K,V> p) {
LinkedHashMap.Entry<K,V> last = tail;
tail = p;
if (last == null)
head = p;
else {
p.before = last;
last.after = p;
}
}
remove 方法
同样,在 JDK1.8 的 LinkedHashMap 源码中,甚至没有 remove()
方法,因此它继承的是来自 HashMap 的 remove() 方法
// HashMap的remove方法
public V remove(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
null : e.value;
}
final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
boolean matchValue, boolean movable) {
// ...
// 这个方法在LinkedHashMap中进行了重写
afterNodeRemoval(node);
// ...
}
// LinkedHashMap删除节点,调用HashMap的remove方法删除单链表的节点,
// 再重写afterNodeRemoval方法,删除双向链表的节点。
void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) { // unlink
LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
(LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
p.before = p.after = null;
if (b == null)
head = a;
else
b.after = a;
if (a == null)
tail = b;
else
a.before = b;
}
访问顺序
上文提到:成员变量:accessOrder 与存储的顺序有关,LinkedHashMap存储数据是有序的,而且分为两种:插入顺序和访问顺序
插入顺序:默认,accessOrder=false
,即按照插入元素的顺序进行排序;
访问顺序:手动设定accessOrder=true
,按访问顺序排序,即每当访问一次元素,该元素就会被移动链表的最后面
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)
return null;
if (accessOrder)
// 当指定为访问排序,则每次访问后会调用afterNodeAccess重新排序
afterNodeAccess(e);
return e.value;
}
// 通过函数accessOrder,把访问到的节点e放到双向链表的最后,即变为最新节点
// 该函数在put()函数调用时,若存在hash冲突,在更新完节点后也会被调用
void afterNodeAccess(Node<K,V> e) { // move node to last
LinkedHashMap.Entry<K,V> last;
if (accessOrder && (last = tail) != e) {
LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
(LinkedHashMap.Entry<K,V>)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;
}
tail = p;
++modCount;
}
}
缓存
在 HashMap 中的三个空实现函数,在 LinkedHashMap 中都给出了具体的实现:
-
void afterNodeAccess(Node<K,V> p) { }
:维护了访问顺序 -
void afterNodeInsertion(boolean evict) { }
:维护了插入顺序 -
void afterNodeRemoval(Node<K,V> p) { }
:维护了删除顺序
还差一个 afterNodeInsertion 未分析,该函数在每次添加完元素后调用,源代码如下:
void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldest
LinkedHashMap.Entry<K,V> first;
// 条件1:evict=true
// 条件2:即head不为null,即 LinkedHashMap 不为空
// 条件3:removeEldestEntry 重写函数
if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) {
K key = first.key;
removeNode(hash(key), key, null, false, true);
}
}
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {
return false;
}
从上分析,只需重写 removeEldestEntry
函数,其实就可以实现一些缓存策略,比如 LRU 等...
参考:
图解LinkedHashMap原理:https://www.jianshu.com/p/8f4f58b4b8ab
JDK 1.7 的 LinkedHashMap 实现
LinkedHashMap 源码详细分析:https://segmentfault.com/a/1190000012964859
JDK 1.8 中的实现