Java集合——LinkedHashMap源码详解


0. 前言

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通过HashMap、HashTable以及ConCurrentHashMap异同比较一文我们了解了HashMap的内部存储结构以及各种特性,与HashMap相比,因为LinkedHashMap是继承自HashMap,因此LinkedHashMap

1)同样是基于散列表实现。

2)同时实现了Serializable Cloneable接口,支持序列化和克隆。

3)并且同样不是线程安全的。

区别是其内部维护了一个双向循环链表,该链表是有序的,可以按元素插入顺序或元素最近访问顺序(LRU)排列。

我们在常见的内存泄漏以及解决方案(二)中介绍的LruCache类就是基于LinkedHashMap实现的。

LinkedHashMap 类层次结构如下所示:



1.  LinkedHashMap数据存储格式

下面这张图来自于BridgeGeorge的博客,省的自己画了。


如上图所示,假设LinkedHashMap进行put操作分别将ABCDEFGHIGKL,共12KVLinkedHashMap不仅像HashMap那样对其进行基于哈希表和单链表Entry数组+ next链表的存储方式,而且还结合了LinkedList的优点,为每个Entry节点增加了前驱和后继,并增加了一个为null头结点,构造了一个双向循环链表

也就是说,每次put进来KV,除了将其保存到对哈希表中的对应位置外,还要将其插入到双向循环链表的尾部。


2.  LinkedHashMap的构造方法

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

若未指定初始容量initialCapacity,则默认为使用HashMap的初始容量,即16。若未指定加载因子loadFactor,则默认为0.75

accessOrder默认为faslse。这里需要介绍一下这个布尔值,它是双向链表中元素排序规则的标志位

(1)accessOrder若为false,遍历双向链表时,是按照插入顺序排序。

(2)accessOrder若为true,表示双向链表中的元素按照访问的先后顺序排列,最先遍历到(链表头)的是最近最少使用的元素

后面会详细讲解这个标志位的作用原理。


3.  LinkedHashMapput操作

3.1  Key已存在的情况

HashMapput方法中,在发现插入的key已经存在时,除了做替换工作,还会调用recordAccess()方法,HashMap中该方法为空LinkedHashMap覆写了该方法,(调用LinkedHashmap覆写的get方法时,也会调用到该方法),LinkedHashmap并没有覆写HashMap中的put方法,recordAccess()LinkedHashMap中的实现如下:

void recordAccess(HashMap<K,V> m) {    LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;//判断accessOrder是否为true//将当前访问的Entry放置到双向循环链表的尾部,以标明最近访问    if (lm.accessOrder) {        lm.modCount++;        remove();        addBefore(lm.header);    }}//双向循环链表中,将当前的Entry插入到existing Entry的前面private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {      after  = existingEntry;      before = existingEntry.before;      before.after = this;      after.before = this;}

3.2  Key不存在的情况

putEntry的过程中,如果发现key不存在时,除了将新Entry放到哈希表的相应位置,还会调用addEntry方法,它会调用creatEntry方法,该方法将新插入的元素放到双向链表的尾部,这样做既符合插入的先后顺序,又符合了访问的先后顺序。

//覆写HashMap中的addEntry方法 //在插入的key不存在的情况下,要调用addEntry插入新的Entry  void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {    super.addEntry(hash, key, value, bucketIndex);//如果有必要,则删除掉该近期最少使用的节点,       //这要看对removeEldestEntry的覆写,由于默认为false,因此默认是不做任何处理     Entry<K,V> eldest = header.after;     if (removeEldestEntry(eldest)) {        removeEntryForKey(eldest.key);    }}protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {        return false;}void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {      //创建新的Entry,和HashMap一样将其插入到哈希表的相应位置      HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];      Entry<K,V> e = new Entry<>(hash, key, value, old);      table[bucketIndex] = e;      //并将其移到双向链表的尾部      e.addBefore(header);      size++;}

在上面的addEntry方法中有一个removeEldestEntry方法,这个方法可以被覆写,比如可以将该方法覆写为如果设定的内存已满,则返回true,这样就可以将最近最少使用的节点header后的节点)删除掉。


这里为了方便对比总结,我把accessOrder标志位的作用原理做了个表,描述了一些操作对双链表中数据结构的影响,哈希表中元素该怎么处理还怎么处理,和HashMap是一致的。


从总结的上表来看,只要是put进来的新元素,不管accessOrder标志位是什么,均将新元素放到双链表尾部,并且可以在需要实现Lru算法时时覆写removeEldestEntry方法,剔除最近最少使用的节点

还有两种情况,get获取元素、还有putKey已经存在的元素,即调用recordAccess的这两种情况下,这个时候标志位就起作用了,accessOrderfasle时,什么也不做,也就是说当我们放入已经存在Key的键值对或get操作时,它在双链表中的位置是不会变的accessOrder设置为true时,上述两种情况会将相关元素放置到双链表的尾部。在缓存的角度来看,这就是所谓的“脏数据”,即最近被访问过的数据,因此在需要清理内存时(添加进新元素时),就可以将双链表头节点(空节点)后面那个节点剔除。

 

4.  LinkedHashMapget操作

//覆写HashMap中的get方法,通过getEntry方法获取Entry对象public V get(Object key) {     Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);     if (e == null)        return null;     e.recordAccess(this);     return e.value;}

通过前面的分析,果然在get中,除了正常的get逻辑,还调用了recordAccess()方法,这个方法的逻辑我们刚刚分析过了,和put进的元素key冲突的情况是一样的,这里就不赘述了。


5.  LinkedHashMap的清空操作

//清空HashMap的同时,将双向链表还原为只有头结点的空链表public void clear() {   super.clear();   header.before = header.after = header;}


6.  HashMapLinkedHashMap的关系和比较

1LinkedHashMap继承自HashMapHashMap的属性它都有,什么线程不安全,支持null等等。

2LinkedHashMapHashMap多维护了一个双向循环链表。很明显,如果前面写的你看懂了,那么LinkedHashMap中维护了数据的两种排序方式,一个是基于数据插入顺序(默认的方式,将新加入的元素置于双链表的尾部),一种是基于Lru算法(将加入的不管新旧的数据,或者get()到的数据都放在双链表尾部,以标识为脏数据)。这一条可以说是两者最主要的区别了吧。


至此关于LinkedHashMap的源码分析介绍完毕。

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本文转载自:http://blog.csdn.net/seu_calvin/article/details/52684341     作者:SEU_Calvin     发布日期:2016/09/27     本站转载的文章为个人学习借鉴使用,本站对版权不负任何法律责任。如果侵犯了您的隐私权益,请联系我们删除。


 
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