LinkedHashMap

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。看源代码:

/** 
 * 双向链表的表头元素。 
 */  
private transient Entry<K,V> header;  // 防止序列化

/** 
 * 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;  
    ……  
}

​ 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:

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

HashMap中的相关构造方法:

publi 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;  
}

​ 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;  
}

​ 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。

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;  
}

​ 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 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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