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源码解析(JDK1.8)之——LinkedHashMap

源码解析(JDK1.8)之——LinkedHashMap

作者: 湾湾_a434 | 来源:发表于2017-11-29 16:37 被阅读0次

1 LinkedHashMap

1.1 底层结构

  1. LinkedHashMap可以认为是HashMap(蓝色部分)+LinkedList(黑色部分),即它既使用HashMap操作数据结构,又使用LinkedList维护插入元素的先后顺序。

  2. LinkedHashMap的基本实现思想就是—-多态。可以说,理解多态,再去理解LinkedHashMap原理会事半功倍;反之也是,对于LinkedHashMap原理的学习,也可以促进和加深对于多态的理解。

LinkedHashMap的数据结构

说明:LinkedHashMap会将元素串起来,形成一个双链表结构。可以看到,其结构在HashMap结构上增加了链表结构。数据结构为(数组 + 单链表 + 红黑树 + 双链表),图中的标号是结点插入的顺序。

1.2 优缺点
有序的,即能够保存元素插入的顺序

2 四个关注点

关注点 结论
LinkedHashMap是否允许键值对为空 Key和Value都允许为空
LinkedHashMap是否允许重复数据 Key重复会覆盖,Value允许重复
LinkedHashMap是否有序 有序
LinkedHashMap是否线程安全 非线程安全

3 LinkedHashMap源码解析

其实,在分析了HashMap的源码之后,我们来分析LinkedHashMap的源码就会容易很多,因为LinkedHashMap是在HashMap基础上进行了扩展,我们需要注意的就是两者不同的地方。

3.1 类的继承关系

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

说明:LinkedHashMap继承了HashMap,所以HashMap的一些方法或者属性也会被继承;同时也实现了Map结构,关于HashMap类与Map接口,我们之前已经分析过,不再累赘。

3.2 类的属性

public class LinkedHashMap<K,V>  extends HashMap<K,V> implements Map<K,V> {
  
    // 版本序列号
    private static final long serialVersionUID = 3801124242820219131L;

    // 链表头结点
    transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;

    // 链表尾结点
    transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;

    // 访问顺序
    final boolean accessOrder;
}

说明:由于继承HashMap,所以HashMap中的非private方法和字段,都可以在LinkedHashMap直接中访问。

3.3 类的构造函数

1. LinkedHashMap(int, float)型构造函数

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        super(initialCapacity, loadFactor);
        accessOrder = false;
}

说明:总是会在构造函数的第一行调用父类构造函数,使用super关键字,accessOrder默认为false,access为true表示之后访问顺序按照元素的访问顺序进行,即不按照之前的插入顺序了,access为false表示按照插入顺序访问。

2. LinkedHashMap(int)型构造函数

public LinkedHashMap(int initialCapacity) {
        super(initialCapacity);
        accessOrder = false;
}

3. LinkedHashMap()型构造函数

public LinkedHashMap() {
        super();
        accessOrder = false;
}

4. LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V>)型构造函数

public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    super();
    accessOrder = false;
    putMapEntries(m, false);
}

说明:putMapEntries是调用到父类HashMap的函数

5. LinkedHashMap(int, float, boolean)型构造函数

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder) {
    super(initialCapacity, loadFactor);
    this.accessOrder = accessOrder;
}

说明:可以指定accessOrder的值,从而控制访问顺序。

3.4 类的重要函数分析

1. newNode函数

// 当桶中结点类型为HashMap.Node类型时,调用此函数
Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> e) {
    // 生成Node结点
    LinkedHashMap.Entry<K,V> p = new LinkedHashMap.Entry<K,V>(hash, key, value, e);
    // 将该结点插入双链表末尾
    linkNodeLast(p);
    return p;
}

说明:此函数在HashMap类中也有实现,LinkedHashMap重写了该函数,所以当实际对象为LinkedHashMap,桶中结点类型为Node时,我们调用的是LinkedHashMap的newNode函数,而非HashMap的函数,newNode函数会在调用put函数时被调用。可以看到,除了新建一个结点之外,还把这个结点链接到双链表的末尾了,这个操作维护了插入顺序。

其中LinkedHashMap.Entry继承自HashMap.Node。

static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
    // 前后指针
    Entry<K,V> before, after;
    Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
        super(hash, key, value, next);
    }
}

说明:在HashMap.Node基础上增加了前后两个指针域,注意,HashMap.Node中的next域也存在。

2. newTreeNode函数

// 当桶中结点类型为HashMap.TreeNode时,调用此函数
TreeNode<K,V> newTreeNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
    // 生成TreeNode结点
    TreeNode<K,V> p = new TreeNode<K,V>(hash, key, value, next);
    // 将该结点插入双链表末尾
    linkNodeLast(p);
    return p;
}

说明:当桶中结点类型为TreeNode时候,插入结点时调用的此函数,也会链接到末尾。

3. afterNodeAccess函数 

void afterNodeAccess(Node<K,V> e) { // move node to last
    LinkedHashMap.Entry<K,V> last;
    // 若访问顺序为true,且访问的对象不是尾结点
    if (accessOrder && (last = tail) != e) {
        // 向下转型,记录p的前后结点
        LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
            (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
        // p的后结点为空
        p.after = null;
        // 如果p的前结点为空
        if (b == null)
            // a为头结点
            head = a;
        else // p的前结点不为空
            // b的后结点为a
            b.after = a;
        // p的后结点不为空
        if (a != null)
            // a的前结点为b
            a.before = b;
        else // p的后结点为空
            // 后结点为最后一个结点
            last = b;
        // 若最后一个结点为空
        if (last == null)
            // 头结点为p
            head = p;
        else { // p链入最后一个结点后面
            p.before = last;
            last.after = p;
        }
        // 尾结点为p
        tail = p;
        // 增加结构性修改数量
        ++modCount;
    }
}

说明:此函数在很多函数(如put)中都会被回调,LinkedHashMap重写了HashMap中的此函数。若访问顺序为true,且访问的对象不是尾结点,则下面的图展示了访问前和访问后的状态,假设访问的结点为结点3

说明:从图中可以看到,结点3链接到了尾结点后面。

4. transferLinks函数

// 用dst替换src
private void transferLinks(LinkedHashMap.Entry<K,V> src,
                               LinkedHashMap.Entry<K,V> dst) {
    LinkedHashMap.Entry<K,V> b = dst.before = src.before;
    LinkedHashMap.Entry<K,V> a = dst.after = src.after;
    if (b == null)
        head = dst;
    else
        b.after = dst;
    if (a == null)
        tail = dst;
    else
        a.before = dst;
}

说明:此函数用dst结点替换结点,示意图如下

说明:其中只考虑了before与after域,并没有考虑next域,next会在调用tranferLinks函数中进行设定。

5. containsValue函数

public boolean containsValue(Object value) {
    // 使用双链表结构进行遍历查找
    for (LinkedHashMap.Entry<K,V> e = head; e != null; e = e.after) {
        V v = e.value;
        if (v == value || (value != null && value.equals(v)))
            return true;
    }
    return false;
}

说明:containsValue函数根据双链表结构来查找是否包含value,是按照插入顺序进行查找的,与HashMap中的此函数查找方式不同,HashMap是使用按照桶遍历,没有考虑插入顺序。

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