LinkedHashMap源码解析(JDK 1.8)

在上一篇博客Java HashMap源码简单解析(JDK 1.8)中,我们分析了HashMap的实现原理。HashMap内部使用数组+链表(或红黑树)的形式。结点的key的hash值决定了该结点在数组中的位置(hash值前16位和后16位相与的值再和数组长度减1相与,得到的值就是结点在数组中的位置),当发生hash碰撞(也就是几个结点都需要放在数组的同一个位置,就使用链表把他们连接起来)。

LinkedHashMap与HashMap最大的不同之处在于,HashMap存储的数据是无序的,通过迭代器访问的顺序和插入的顺序无关。而LinkedHashMap通过双向链表将结点连接起来(有人说是循环链表,但是从JDK1.8的源码来看并不是循环链表),可以通过双向链表可以顺序地访问已存储的结点(访问顺序可以是插入顺序也可以是LRU顺序)。

下面我们来看一下LinkedHashMap内部是怎么实现的。

继承关系

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

LinkedHashMap继承了HashMap,并实现了Map接口

成员变量

     /**
     * 保存的头结点
     */
    transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;

    /**
     * 保存的尾结点
     */
    transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;

    /**
     * 是否按访问顺序排序
     */
    final boolean accessOrder;

LinkedHashMap内部保存了双向链表的头结点和尾结点,并且有一个标志位accessOrder,用来确定是否按访问顺序排序。

结点

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

LinkedHashMap使用的结点继承了HashMap的结点,在原来的基础上增加了before和after两个参数,通过着两个参数可以使结点形成一个双向链表。LinkedHashMap和HashMap最大的不同也就是怎么处理这两个变量。

构造方法

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


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


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


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


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

LinkedHashMap的构造方法中都调用了HashMap的构造方法,可以说从构造方法来看,两个差距不大。

put方法

你会发现在LinkedHashMap中找不到put方法,这是这时因为LinkedHashMap直接使用了父类HashMap的put方法,他只重写了Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> e)方法。在HashMap中该方法就是创建了一个结点,我们看在LinkedHashMap中该方法做了什么工作。

    Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> e) {
        LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
            new LinkedHashMap.Entry<K,V>(hash, key, value, e);   //创建结点
        linkNodeLast(p);
        return p;
    }

    private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry<K,V> p) {
        LinkedHashMap.Entry<K,V> last = tail;
        tail = p;
        if (last == null)
            head = p;
        else {
            p.before = last;
            last.after = p;
        }
    }

从上面的代码我们看出,newNode内部也是先创建了一个结点,然后调用了LinkNodeLast函数。LinkNodeLast函数中将新结点插入到双向链表的末尾,并更新head 和tail两个成员变量。

put总结:LinkNodeLast和HashMap的put方法不同之处就是LinkNodeLast对于插入的每一个节点,都将其插入到双向链表中。

get方法

    public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)          //根据hash值获取结点
            return null;
        if (accessOrder)                                                //如果按照访问顺序排序,更新结点排序
            afterNodeAccess(e);
        return e.value;
    }


   void afterNodeAccess(Node<K,V> e) {                                            // 将结点放到双向链表的最后
        LinkedHashMap.Entry<K,V> last;
        if (accessOrder && (last = tail) != e) {
            LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
                (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
            p.after = null;
            if (b == null)
                head = a;
            else
                b.after = a;
            if (a != null)
                a.before = b;
            else
                last = b;
            if (last == null)
                head = p;
            else {
                p.before = last;
                last.after = p;
            }
            tail = p;
            ++modCount;
        }
    }

同样的LinkedHashMap和HashMap的get操作最大的不同也是双向链表这一点。在LinkedHashMap的get方法中,首先根据hash值获得结点,如果双向链表是根据访问顺序排序的,还需要对双向链表重新排序,使最新访问的结点在链表的最后。

迭代器

   abstract class LinkedHashIterator {
        LinkedHashMap.Entry<K,V> next;
        LinkedHashMap.Entry<K,V> current;
        int expectedModCount;

        LinkedHashIterator() {
            next = head;
            expectedModCount = modCount;
            current = null;
        }

        public final boolean hasNext() {
            return next != null;
        }

        final LinkedHashMap.Entry<K,V> nextNode() {
            LinkedHashMap.Entry<K,V> e = next;
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            if (e == null)
                throw new NoSuchElementException();
            current = e;
            next = e.after;
            return e;
        }

        public final void remove() {
            Node<K,V> p = current;
            if (p == null)
                throw new IllegalStateException();
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            current = null;
            K key = p.key;
            removeNode(hash(key), key, null, false, false);
            expectedModCount = modCount;
        }
    }

由于LinkedHashMap内部使用双向链表来顺序保存数据,所以在使用迭代器内部也是通过在双向链表上的移动来访问数据的。

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