Java集合——LinkedHashMap源码详解

0. 前言

转载请注明出处：http://blog.csdn.net/seu_calvin/article/details/52684341

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 和 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12个KV。LinkedHashMap不仅像HashMap那样对其进行基于哈希表和单链表的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．  LinkedHashMap的put操作

3.1  Key已存在的情况

在HashMap的put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，在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()在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

在put新Entry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put进Key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，accessOrder为fasle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．  LinkedHashMap的get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．  HashMap和LinkedHashMap的关系和比较

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

（2）LinkedHashMap比HashMap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，一种是基于Lru算法。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。

转载请注明出处：http://blog.csdn.net/seu_calvin/article/details/52684341