参考文章:Java LinkedHashMap 源码解析,图解集合6:LinkedHashMap
基于 jdk 1.8 分析源码
LinkedHashMap允许一个null键和多个null值,有序,线程不安全。
LinkedHashMap直接使用父类HashMap的数组&链表结构保存数据,同时自己又采用了环型双向链表来维护元素顺序。
LinkedHashMap提供了两种形式的顺序:
访问顺序(access order):非常实用,可以使用这种顺序实现LRU(Least Recently Used)缓存(详见get方法解析)
插入顺序(insertion orde):元素的插入顺序(同一key的多次插入不会影响其顺序,详见newNode方法解析)
先来看看这两种顺序是的效果:
访问顺序
这里写图片描述可见通过get方法访问了Map中的元素,之后遍历值集合时遍历顺序受到了访问操作的影响,即“最近”被访问的元素排在值集合(即链表)的最前面。
这样在实现LRU算法时就能很方便的找到最近最少被使用的元素,即链表的头元素。
插入顺序
这里写图片描述默认采用的就是“插入顺序”。遍历时就会以插入顺序遍历。
Entry
/**
* HashMap.Node subclass for normal LinkedHashMap entries.
*/
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);
}
}
LinkedHashMap直接使用了HashMap的数据结构来保存元素,不同的是相比HashMap的Entry增加了before和after成员,这两个成员用于维护元素的顺序。
构造器
public LinkedHashMap() {
super();
accessOrder = false;
}
public LinkedHashMap(int initialCapacity,
float loadFactor,
boolean accessOrder) {
super(initialCapacity, loadFactor);
this.accessOrder = accessOrder;
}
LinkedHashMap继承自HashMap,所以构造其中的super调用了父类HashMap的构造器。
要想使用“访问顺序”形式时只能通过调用三个参数的构造器创建实例。
put
LinkedHashMap并未重写HashMap的put方法,即直接调用了HashMap的put方法,也就是说LinkedHashMap插入元素时并未采取额外措施以实现其“有序”功能,那么该功能是在哪里实现的呢?
get
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)
return null;
if (accessOrder)
afterNodeAccess(e);
return e.value;
}
get方法用于获得指定键对应的值(如果存在的话)。
注意if(accessOrder) afterNodeAccess(e);
一句,上面提到LinkedHashMap的“有序”有两种体现形式,一种为“插入顺序”,一种为“访问顺序”,而accessOrder
成员就是“访问顺序”形式的启用开关。
afterNodeAccess
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;
}
}
如果开启了“访问顺序”的形式(创建实例时使用三个参数的构造器),并且当前访问的元素不是链表的尾结点,那么就会将当前访问结点变换为尾结点。
即最外层if条件成立,之后将当前访问结点强转为记录有前驱后继的LinkedHashMap专用结点,这里需要注意:参看上面的put方法我们知道put方法直接调用了HashMap的put方法,那么按理插入的结点类型也是HashMap.Node类型的,怎么能够强转为LinkedHashMap.Entry类型呢?
原因是这样的:参考HashMap源码可以知道,put方法内部调用了putVal,putVal中创建新节点调用的是newNode
方法(而不是直接 new HashMap.Node),而LinkedHashMap重写了这个方法:
HashMap#newNode
Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
return new Node<>(hash, key, value, next);
}
LinkedHashMap#newNode
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);
linkNodeLast(p);
return p;
}
所以这里强转就不会出现ClassCastException
。
之后的步骤就是将当前访问结点变换为尾结点的过程了(有点复杂,没理清)。
newNode
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);
linkNodeLast(p);
return p;
}
上面已经说了一下newNode方法的,除了用于创建新元素以外,在LinkedHashMap中,newNode方法还额外做了一件事情:将当前元素链接到链表尾,即创建LinkedHashMap专用的LinkedHashMap.Entry,构造该节点的前驱和后继以维护其“插入顺序”。对应linkNodeLast方法。
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;
}
}
如果尾结点为空,这意味着LinkedHashMap中没有元素,那么新元素就是链表头(head=p
),同时链表尾元素也指向它(tail=p
);否则将链表尾元素替换为新的元素(p.before=last;last.after=p;
)。
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