Java 集合系列(四)LinkedHashMap 实现原理

LinkedHashMap 实现原理

集合

1. LinkedHashMap 概述

????????LinkedHashMap 是 Map 接口的哈希表和链接列表实现,具有可预知的迭代顺序。此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用null 值和 null 键。此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变。

????????LinkedHashMap 实现与 HashMap 的不同之处在于,后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序,该迭代顺序可以是插入顺序或者是访问顺序。

????????注意,此实现不是同步的。如果多个线程同时访问链接的哈希映射,而其中至少一个线程从结构上修改了该映射,则它必须保持外部同步。

2. LinkedHashMap 的实现

????????对于 LinkedHashMap 而言,它继承与 HashMap、底层使用哈希表与双向链表来保存所有元素。其基本操作与父类HashMap 相似,它通过重写父类相关的方法,来实现自己的链接列表特性。下面我们来分析LinkedHashMap 的源代码。

1) Entry 元素

????????LinkedHashMap 采用的 hash 算法和 HashMap 相同,但是它重新定义了数组中保存的元素Entry,该 Entry 除了保存当前对象的引用外,还保存了其上一个元素 before 和下一个元素after 的引用,从而在哈希表的基础上又构成了双向链接列表??丛创耄?/p>

2) 初始化

????????通过源代码可以看出,在 LinkedHashMap 的构造方法中,实际调用了父类 HashMap的相关构造方法来构造一个底层存放的 table 数组。 如:

? ? ?HashMap 中的相关构造方法:

????????我们已经知道 LinkedHashMap 的 Entry 元素继承 HashMap 的 Entry,提供了双向链表的功能。在上述HashMap 的构造器中,最后会调用init()方法,进行相关的初始化,这个方法在 HashMap 的实现中并无意义,只是提供给子类实现相关的初始化调用。

????????LinkedHashMap 重写了 init()方法,在调用父类的构造方法完成构造后,进一步实现了对其元素Entry 的初始化操作。

3) 存储

????????LinkedHashMap 并未重写父类 HashMap 的 put 方法,而是重写了父类 HashMap 的put 方法调用的子方法 void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) 和 voidcreateEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex),提供了自己特有的双向链接列表的实现。

4) 读取

????????LinkedHashMap 重写了父类 HashMap 的 get 方法,实际在调用父类 getEntry()方法取得查找的元素后,再判断当排序模式accessOrder 为 true 时,记录访问顺序,将最新访问的元素添加到双向链表的表头,并从原来的位置删除。由于的链表的增加、删除操作是常量级的,故并不会带来性能的损失。

5) 排序模式

????????LinkedHashMap 定义了排序模式 accessOrder,该属性为 boolean 型变量,对于访问顺序,为true;对于插入顺序,则为 false。

??private final boolean accessOrder;

????????一般情况下,不必指定排序模式,其迭代顺序即为默认为插入顺序。看 LinkedHashMap的构造方法,如:

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {

????super(initialCapacity, loadFactor);

? ? ?accessOrder = false;

?}

????????这些构造方法都会默认指定排序模式为插入顺序。如果你想构造一个 LinkedHashMap,并打算按从近期访问最少到近期访问最多的顺序(即访问顺序)来保存元素,那么请使用下面的构造方法构造LinkedHashMap:

public LinkedHashMap(int initialCapacity,

????float loadFactor,

????boolean accessOrder) {

????super(initialCapacity, loadFactor);

????this.accessOrder = accessOrder;

}

????????该哈希映射的迭代顺序就是最后访问其条目的顺序,这种映射很适合构建 LRU 缓存。LinkedHashMap 提供了 removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest)方法,在将新条目插入到映射后,put 和 putAll 将调用此方法。该方法可以提供在每次添加新条目时移除最旧条目的实现程序,默认返回false,这样,此映射的行为将类似于正常映射,即永远不能移除最旧的元素。

protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {

????return false;

}

????????此方法通常不以任何方式修改映射,相反允许映射在其返回值的指引下进行自我修改。如果用此映射构建LRU 缓存,则非常方便,它允许映射通过删除旧条目来减少内存损耗。例如:重写此方法,维持此映射只保存100 个条目的稳定状态,在每次添加新条目时删除最旧的条目。

private static final int MAX_ENTRIES = 100;

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

????return size() > MAX_ENTRIES;

}

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