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java

PS:待开发中。。。。

作者网页:www.jcohy.com

我的学习笔记,记录学习过程中的笔记以及遇到的问题,以及我的一些经验总结。如果出现链接失效,或者想知道更多的内容等情况可以提交 Issues 提醒我修改相关内容。

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。

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:

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。看源代码:

                    /**
                      * 双向链表的表头元素。
                      */
                    private transient Entry<K,V> header;      
                    /**
                      * LinkedHashMap 的 Entry 元素。
                      * 继承 HashMap 的 Entry 元素,又保存了其上一个元素 before 和下一个元素 after 的引用。
                      */
                    private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {
                        Entry<K,V> before, after;
                        ……
                    }

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:

                public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
                    super(initialCapacity, loadFactor);
                    accessOrder = false;
                }
                
                
                public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
                    if (initialCapacity < 0)
                        throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +initialCapacity);
                    if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
                        initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
                    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
                        throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +loadFactor);
                    // Find a power of 2 >= initialCapacity
                    int capacity = 1;
                    while (capacity < initialCapacity)
                        capacity <<= 1;
                    this.loadFactor = loadFactor;
                    threshold = (int)(capacity * loadFactor);
                    table = new Entry[capacity];
                    init();
                }

        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。

                void init() {
                    header = new Entry<K,V>(-1, null, null, null);
                    header.before = header.after = header;
                }

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 void createEntry(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。

                void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
                    // 调用 create 方法,将新元素以双向链表的的形式加入到映射中。
                    createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
                    // 删除最近最少使用元素的策略定义
                    Entry<K,V> eldest = header.after;
                    if (removeEldestEntry(eldest)) {
                        removeEntryForKey(eldest.key);
                    } else {
                        if (size >= threshold)
                            resize(2 * table.length);
                    }
                }
        
        
                void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
                    HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];
                    Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(hash, key, value, old);
                    table[bucketIndex] = e;
                    // 调用元素的 addBrefore 方法,将元素加入到哈希、双向链接列表。
                    e.addBefore(header);
                    size++;
                }
        
        
                private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {
                    after = existingEntry;
                    before = existingEntry.before;
                    before.after = this;
                    after.before = this;
                }

获取

        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。

                 public V get(Object key) {
                    //调用父类 HashMap 的 getEntry()方法,取得要查找的元素。
                    Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);
                    if (e == null)
                        return null;
                    // 记录访问顺序。
                    e.recordAccess(this);
                    return e.value;
                 }
   
   
    
                void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
                    LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;
                    // 如果定义了 LinkedHashMap 的迭代顺序为访问顺序,
                    // 则删除以前位置上的元素,并将最新访问的元素添加到链表表头。
                    if (lm.accessOrder) {
                        lm.modCount++;
                        remove();
                        addBefore(lm.header);
                    }
                }

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<K,V> 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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