摘要:底層基于拉鏈?zhǔn)降纳⒘薪Y(jié)構(gòu),并在中引入紅黑樹優(yōu)化過長(zhǎng)鏈表的問題。在其之上,通過維護(hù)一條雙向鏈表,實(shí)現(xiàn)了散列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有序遍歷。
原文地址
LinkedHashMapLinkedHashMap繼承自HashMap實(shí)現(xiàn)了Map接口?;緦?shí)現(xiàn)同HashMap一樣,不同之處在于LinkedHashMap保證了迭代的有序性。其內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)雙向鏈表,解決了 HashMap不能隨時(shí)保持遍歷順序和插入順序一致的問題。
除此之外,LinkedHashMap對(duì)訪問順序也提供了相關(guān)支持。在一些場(chǎng)景下,該特性很有用,比如緩存。
在實(shí)現(xiàn)上,LinkedHashMap很多方法直接繼承自HashMap,僅為維護(hù)雙向鏈表覆寫了部分方法。所以,要看懂 LinkedHashMap 的源碼,需要先看懂 HashMap 的源碼。
默認(rèn)情況下,LinkedHashMap的迭代順序是按照插入節(jié)點(diǎn)的順序。也可以通過改變accessOrder參數(shù)的值,使得其遍歷順序按照訪問順序輸出。
這里我們只討論LinkedHashMap和HashMap的不同之處,LinkedHashMap的其他操作和特性具體請(qǐng)參考HashMap的實(shí)現(xiàn)
我們先來看下兩者的區(qū)別:
import java.util.HashMap; import java.util.Iterator; import java.util.LinkedHashMap; import java.util.Map; public class Test04 { public static void main(String[] args) { Mapmap = new LinkedHashMap (); map.put("ahdjkf", "1"); map.put("ifjdj", "2"); map.put("giafdja", "3"); map.put("agad", "4"); map.put("ahdjkge", "5"); map.put("iegnj", "6"); System.out.println("LinkedHashMap的迭代順序(accessOrder=false):"); Iterator iterator = map.entrySet().iterator(); while (iterator.hasNext()) { Map.Entry entry = (Map.Entry) iterator.next(); System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue()); } Map map1 = new LinkedHashMap (16,0.75f,true); map1.put("ahdjkf", "1"); map1.put("ifjdj", "2"); map1.put("giafdja", "3"); map1.put("agad", "4"); map1.put("ahdjkge", "5"); map1.put("iegnj", "6"); map1.get("ahdjkf"); map1.get("ifjdj"); System.out.println("LinkedHashMap的迭代順序(accessOrder=true):"); Iterator iterator1 = map1.entrySet().iterator(); while (iterator1.hasNext()) { Map.Entry entry = (Map.Entry) iterator1.next(); System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue()); } Map map2 = new HashMap<>(); map2.put("ahdjkf", "1"); map2.put("ifjdj", "2"); map2.put("giafdja", "3"); map2.put("agad", "4"); map2.put("ahdjkge", "5"); map2.put("iegnj", "6"); System.out.println("HashMap的迭代順序:"); Iterator iterator2 = map2.entrySet().iterator(); while (iterator2.hasNext()) { Map.Entry aMap = (Map.Entry) iterator2.next(); System.out.println(aMap.getKey() + "=" + aMap.getValue()); } } } Output: LinkedHashMap的迭代順序(accessOrder=false): ahdjkf=1 ifjdj=2 giafdja=3 agad=4 ahdjkge=5 iegnj=6 LinkedHashMap的迭代順序(accessOrder=true): giafdja=3 agad=4 ahdjkge=5 iegnj=6 ahdjkf=1 ifjdj=2 HashMap的迭代順序: iegnj=6 giafdja=3 ifjdj=2 agad=4 ahdjkf=1 ahdjkge=5
可以看到 LinkedHashMap在每次插入數(shù)據(jù),訪問、修改數(shù)據(jù)時(shí)都會(huì)調(diào)整鏈表的節(jié)點(diǎn)順序。以決定迭代時(shí)輸出的順序。
下面我們來看LinkedHashMap具體是怎么實(shí)現(xiàn)的:
LinkedHashMap繼承了HashMap,內(nèi)部靜態(tài)類Entry繼承了HashMap的Entry,但是LinkedHashMap.Entry多了兩個(gè)字段:before和after,before表示在本節(jié)點(diǎn)之前添加到LinkedHashMap的那個(gè)節(jié)點(diǎn),after表示在本節(jié)點(diǎn)之后添加到LinkedHashMap的那個(gè)節(jié)點(diǎn),這里的之前和之后指時(shí)間上的先后順序。
static class Entryextends HashMap.Node { Entry before, after; Entry(int hash, K key, V value, Node next) { super(hash, key, value, next); } }
同時(shí)類里有兩個(gè)成員變量head和tail,分別指向內(nèi)部雙向鏈表的表頭、表尾。
//雙向鏈表的頭結(jié)點(diǎn) transient LinkedHashMap.Entryhead; //雙向鏈表的尾節(jié)點(diǎn) transient LinkedHashMap.Entry tail;
我們通過兩張圖來看下LinkedHashMap的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
圖片來自:coolblog
將LinkedHashMap的accessOrder字段設(shè)置為true后,每次訪問哈希表中的節(jié)點(diǎn)都將該節(jié)點(diǎn)移到鏈表的末尾,表示該節(jié)點(diǎn)是最新訪問的節(jié)點(diǎn)。即循環(huán)雙向鏈表的頭部存放的是最久訪問的節(jié)點(diǎn)或最先插入的節(jié)點(diǎn),尾部為最近訪問的或最近插入的節(jié)點(diǎn)。
由于增加了一個(gè)accessOrder屬性,LinkedHashMap相對(duì)HashMap來說增加了一個(gè)構(gòu)造方法用來控制迭代順序。
final boolean accessOrder; public LinkedHashMap() { super(); accessOrder = false; } //指定初始化時(shí)的容量, public LinkedHashMap(int initialCapacity) { super(initialCapacity); accessOrder = false; } //指定初始化時(shí)的容量,和擴(kuò)容的加載因子 public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { super(initialCapacity, loadFactor); accessOrder = false; } //指定初始化時(shí)的容量,和擴(kuò)容的加載因子,以及迭代輸出節(jié)點(diǎn)的順序 public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder) { super(initialCapacity, loadFactor); this.accessOrder = accessOrder; } //利用另一個(gè)Map 來構(gòu)建 public LinkedHashMap(Map extends K, ? extends V> m) { super(); accessOrder = false; //該方法上文分析過,批量插入一個(gè)map中的所有數(shù)據(jù)到 本集合中。 putMapEntries(m, false); }添加元素
LinkedHashMap在添加元素的時(shí)候,依舊使用的是HashMap中的put方法。不同的是LinkedHashMap重寫了newNode()方法在每次構(gòu)建新節(jié)點(diǎn)時(shí),通過linkNodeLast(p);將新節(jié)點(diǎn)鏈接在內(nèi)部雙向鏈表的尾部。
//將新增的節(jié)點(diǎn),連接在鏈表的尾部 private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry刪除元素p) { LinkedHashMap.Entry last = tail; tail = p; //如果集合之前是空的 if (last == null) head = p; else {//將新節(jié)點(diǎn)連接在鏈表的尾部 p.before = last; last.after = p; } }
LinkedHashMap并沒有重寫HashMap的remove()方法,但是他重寫了afterNodeRemoval()方法,這個(gè)方法的作用是在刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí),同步將該節(jié)點(diǎn)從雙向鏈表中刪除。該方法將會(huì)在remove中被回調(diào)。
//在刪除節(jié)點(diǎn)e時(shí),同步將e從雙向鏈表上刪除 void afterNodeRemoval(Nodee) { // unlink LinkedHashMap.Entry p = (LinkedHashMap.Entry )e, b = p.before, a = p.after; //將待刪除節(jié)點(diǎn) p 的前置后置節(jié)點(diǎn)都置空 p.before = p.after = null; //如果前置節(jié)點(diǎn)是null,則說明現(xiàn)在的頭結(jié)點(diǎn)應(yīng)該是后置節(jié)點(diǎn)a if (b == null) head = a; else//否則將前置節(jié)點(diǎn)b的后置節(jié)點(diǎn)指向a b.after = a; //同理如果后置節(jié)點(diǎn)時(shí)null ,則尾節(jié)點(diǎn)應(yīng)是b if (a == null) tail = b; else//否則更新后置節(jié)點(diǎn)a的前置節(jié)點(diǎn)為b a.before = b; }
刪除過程總的來說可以分為三步:
根據(jù) hash 定位到桶位置
遍歷鏈表或調(diào)用紅黑樹相關(guān)的刪除方法
回調(diào)afterNodeRemoval,從 LinkedHashMap 維護(hù)的雙鏈表中移除要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)
更新元素// 清除節(jié)點(diǎn)時(shí)要將頭尾節(jié)點(diǎn)一起清除 public void clear() { super.clear(); head = tail = null; }查找元素
LinkedHashMap重寫了get()和getOrDefault()方法
默認(rèn)情況下,LinkedHashMap是按插入順序維護(hù)鏈表。不過如果我們?cè)诔跏蓟?LinkedHashMap時(shí),指定 accessOrder參數(shù)為 true,即可讓它按訪問順序維護(hù)鏈表。訪問順序的原理是,當(dāng)我們調(diào)用get/getOrDefault/replace等方法時(shí),會(huì)將這些方法訪問的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到鏈表的尾部。
public V get(Object key) { Node其他方法e; if ((e = getNode(hash(key), key)) == null) return null; if (accessOrder) // 回調(diào)afterNodeAccess(Node e) afterNodeAccess(e); // 將節(jié)點(diǎn)e移至雙向鏈表的尾部(保證迭代順序) return e.value; } public V getOrDefault(Object key, V defaultValue) { Node e; if ((e = getNode(hash(key), key)) == null) return defaultValue; if (accessOrder) afterNodeAccess(e); // 作用同上 return e.value; } void afterNodeAccess(Node e) { // move node to last LinkedHashMap.Entry last;//原尾節(jié)點(diǎn) //如果accessOrder 是true ,且原尾節(jié)點(diǎn)不等于e if (accessOrder && (last = tail) != e) { //節(jié)點(diǎn)e強(qiáng)轉(zhuǎn)成雙向鏈表節(jié)點(diǎn)p LinkedHashMap.Entry p = (LinkedHashMap.Entry )e, b = p.before, a = p.after; //p現(xiàn)在是尾節(jié)點(diǎn), 后置節(jié)點(diǎn)一定是null p.after = null; //如果p的前置節(jié)點(diǎn)是null,則p以前是頭結(jié)點(diǎn),所以更新現(xiàn)在的頭結(jié)點(diǎn)是p的后置節(jié)點(diǎn)a if (b == null) head = a; else//否則更新p的前直接點(diǎn)b的后置節(jié)點(diǎn)為 a b.after = a; //如果p的后置節(jié)點(diǎn)不是null,則更新后置節(jié)點(diǎn)a的前置節(jié)點(diǎn)為b if (a != null) a.before = b; else//如果原本p的后置節(jié)點(diǎn)是null,則p就是尾節(jié)點(diǎn)。 此時(shí) 更新last的引用為 p的前置節(jié)點(diǎn)b last = b; if (last == null) //原本尾節(jié)點(diǎn)是null 則,鏈表中就一個(gè)節(jié)點(diǎn) head = p; else {//否則 更新 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)p的前置節(jié)點(diǎn)為 原尾節(jié)點(diǎn)last, last的后置節(jié)點(diǎn)是p p.before = last; last.after = p; } //尾節(jié)點(diǎn)的引用賦值成p tail = p; //修改modCount。 ++modCount; } } // 因?yàn)長(zhǎng)inkedHashMap中維護(hù)了一個(gè)雙向鏈表所以相對(duì)于HashMap中的雙重循環(huán)遍歷這個(gè)方法要優(yōu)化很多 LinkedHashMap public boolean containsValue(Object value) { for (LinkedHashMap.Entry e = head; e != null; e = e.after) { // 通過雙向鏈表來遍歷 V v = e.value; if (v == value || (value != null && value.equals(v))) return true; } return false; } HashMap public boolean containsValue(Object value) { Node [] tab; V v; if ((tab = table) != null && size > 0) { for (int i = 0; i < tab.length; ++i) { for (Node e = tab[i]; e != null; e = e.next) { if ((v = e.value) == value || (value != null && value.equals(v))) return true; } } } return false; }
LinkedHashMap還有一個(gè)比較神奇的存在。
void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldest LinkedHashMap.Entryfirst; // 根據(jù)條件判斷是否移除最近最少被訪問的節(jié)點(diǎn) if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) { K key = first.key; removeNode(hash(key), key, null, false, true); } } // 移除最近最少被訪問條件之一,通過覆蓋此方法可實(shí)現(xiàn)不同策略的緩存 protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) { return false; }
上面的方法一般不會(huì)被執(zhí)行,但是當(dāng)我們基于 LinkedHashMap 實(shí)現(xiàn)緩存時(shí),通過覆寫removeEldestEntry方法可以實(shí)現(xiàn)自定義策略的 LRU 緩存。比如我們可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量判斷是否移除最近最少被訪問的節(jié)點(diǎn),或者根據(jù)節(jié)點(diǎn)的存活時(shí)間判斷是否移除該節(jié)點(diǎn)等。
迭代器public Set> entrySet() { Set > es; //返回LinkedEntrySet return (es = entrySet) == null ? (entrySet = new LinkedEntrySet()) : es; } final class LinkedEntrySet extends AbstractSet > { public final Iterator > iterator() { return new LinkedEntryIterator(); } } final class LinkedEntryIterator extends LinkedHashIterator implements Iterator > { public final Map.Entry next() { return nextNode(); } } abstract class LinkedHashIterator { //下一個(gè)節(jié)點(diǎn) LinkedHashMap.Entry next; //當(dāng)前節(jié)點(diǎn) LinkedHashMap.Entry current; int expectedModCount; LinkedHashIterator() { //初始化時(shí),next 為 LinkedHashMap內(nèi)部維護(hù)的雙向鏈表的扁頭 next = head; //記錄當(dāng)前modCount,以滿足fail-fast expectedModCount = modCount; //當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為null current = null; } //判斷是否還有next public final boolean hasNext() { //就是判斷next是否為null,默認(rèn)next是head 表頭 return next != null; } //nextNode() 就是迭代器里的next()方法 。 //該方法的實(shí)現(xiàn)可以看出,迭代LinkedHashMap,就是從內(nèi)部維護(hù)的雙鏈表的表頭開始循環(huán)輸出。 final LinkedHashMap.Entry nextNode() { //記錄要返回的e。 LinkedHashMap.Entry e = next; //判斷fail-fast if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); //如果要返回的節(jié)點(diǎn)是null,異常 if (e == null) throw new NoSuchElementException(); //更新當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為e current = e; //更新下一個(gè)節(jié)點(diǎn)是e的后置節(jié)點(diǎn) next = e.after; //返回e return e; } //刪除方法 最終還是調(diào)用了HashMap的removeNode方法 public final void remove() { Node 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; } }
該方法的實(shí)現(xiàn)可以看出,迭代LinkedHashMap,就是從內(nèi)部維護(hù)的雙鏈表的表頭開始循環(huán)輸出。而雙鏈表節(jié)點(diǎn)的順序在LinkedHashMap的增、刪、改、查時(shí)都會(huì)更新。以滿足按照插入順序輸出,還是訪問順序輸出。
總結(jié)總結(jié):
在日常開發(fā)中LinkedHashMap 的使用頻率沒有HashMap高,但它也個(gè)重要的實(shí)現(xiàn)。
在 Java 集合框架中,HashMap、LinkedHashMap 和 TreeMap 三個(gè)映射類基于不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并實(shí)現(xiàn)了不同的功能。
HashMap 底層基于拉鏈?zhǔn)降纳⒘薪Y(jié)構(gòu),并在 JDK 1.8 中引入紅黑樹優(yōu)化過長(zhǎng)鏈表的問題?;谶@樣結(jié)構(gòu),HashMap 可提供高效的增刪改查操作。
LinkedHashMap 在其之上,通過維護(hù)一條雙向鏈表,實(shí)現(xiàn)了散列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有序遍歷。
TreeMap 底層基于紅黑樹實(shí)現(xiàn),利用紅黑樹的性質(zhì),實(shí)現(xiàn)了鍵值對(duì)排序功能。具體實(shí)現(xiàn)我們下次分析。
文章版權(quán)歸作者所有,未經(jīng)允許請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載,若此文章存在違規(guī)行為,您可以聯(lián)系管理員刪除。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明本文地址:http://specialneedsforspecialkids.com/yun/71355.html
摘要:源碼解析屬性雙向鏈表頭節(jié)點(diǎn)雙向鏈表尾節(jié)點(diǎn)是否按訪問順序排序雙向鏈表的頭節(jié)點(diǎn),舊數(shù)據(jù)存在頭節(jié)點(diǎn)。雙向鏈表的尾節(jié)點(diǎn),新數(shù)據(jù)存在尾節(jié)點(diǎn)。內(nèi)部類位于中位于中存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),繼承自的類,用于單鏈表存儲(chǔ)于桶中,和用于雙向鏈表存儲(chǔ)所有元素。 簡(jiǎn)介 LinkedHashMap內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)雙向鏈表,能保證元素按插入的順序訪問,也能以訪問順序訪問,可以用來實(shí)現(xiàn)LRU緩存策略。 LinkedHashMap可以看...
摘要:本文是作者自己對(duì)中線程的狀態(tài)線程間協(xié)作相關(guān)使用的理解與總結(jié),不對(duì)之處,望指出,共勉。當(dāng)中的的數(shù)目而不是已占用的位置數(shù)大于集合番一文通版集合番一文通版垃圾回收機(jī)制講得很透徹,深入淺出。 一小時(shí)搞明白自定義注解 Annotation(注解)就是 Java 提供了一種元程序中的元素關(guān)聯(lián)任何信息和著任何元數(shù)據(jù)(metadata)的途徑和方法。Annotion(注解) 是一個(gè)接口,程序可以通過...
摘要:基礎(chǔ)問題的的性能及原理之區(qū)別詳解備忘筆記深入理解流水線抽象關(guān)鍵字修飾符知識(shí)點(diǎn)總結(jié)必看篇中的關(guān)鍵字解析回調(diào)機(jī)制解讀抽象類與三大特征時(shí)間和時(shí)間戳的相互轉(zhuǎn)換為什么要使用內(nèi)部類對(duì)象鎖和類鎖的區(qū)別,,優(yōu)缺點(diǎn)及比較提高篇八詳解內(nèi)部類單例模式和 Java基礎(chǔ)問題 String的+的性能及原理 java之yield(),sleep(),wait()區(qū)別詳解-備忘筆記 深入理解Java Stream流水...
閱讀 1394·2021-11-08 13:14
閱讀 747·2021-09-23 11:31
閱讀 1038·2021-07-29 13:48
閱讀 2781·2019-08-29 12:29
閱讀 3371·2019-08-29 11:24
閱讀 1899·2019-08-26 12:02
閱讀 3688·2019-08-26 10:34
閱讀 3435·2019-08-23 17:07