LinkedHashMap 集合源码分析

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• LinkedHashMap 是 HashMap 的子类，在 HashMap 的基础上维护了双向链表，保证了有序性。默认是不排序的，可在初始化时传入 accessOrder = true，则进行排序

一、字段分析

// 指向LinkedHashMap 维护的双向链表的头结点
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;
// 指向LinkedHashMap 维护的双向链表的尾结点
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;
// 是否排序：默认false：不排序。设为true时：越近访问的节点越靠近尾结点，即头结点 -> 尾结点
// 按 最近访问时间降序排列，即越靠近尾结点，离上次访问时间越近。
final boolean accessOrder;

二、内部类分析

//可以看到是继承了 hashmap 的 node，再次基础上多了 before 和  after，就是用来维护双向链表的
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);}}

三、构造方法分析

	//传入默认的初始容量 和 加载因子，默认不排序public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {super(initialCapacity, loadFactor);accessOrder = false;}//闯入默认的初始容量，默认不排序public LinkedHashMap(int initialCapacity) {super(initialCapacity);accessOrder = false;}//无参构造，默认不排序public LinkedHashMap() {super();accessOrder = false;}//传入集合m来，使用集合m的所有元素来构建 LinkedHashMap，默认不排序public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {super();accessOrder = false;putMapEntries(m, false);}//传入初始容量，加载因子，也可指定进行排序即truepublic LinkedHashMap(int initialCapacity,float loadFactor,boolean accessOrder) {super(initialCapacity, loadFactor);this.accessOrder = accessOrder;}

四、内部方法分析

• LinkedHashMap 的添加元素、删除元素，扩容等方法都是直接使用 了 HashMap 的方法。
• 但在 HashMap 的基础上做了扩展，体现了多态性。主要是三种方法：
  • afterNodeRemoval：将被删除的节点从 LinkedHashMap 维护的双向链表中移除。
  • afterNodeInsertion：用来判断是否删除 LinkedHashMap 维护的双向链表的头结点，即最久未被访问的节点。
  • afterNodeAccess：将传入的node节点放置末尾，即最近访问的元素。

    //将 e 节点从双向链表中删除void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) { // unlinkLinkedHashMap.Entry<K,V> p =(LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;p.before = p.after = null;if (b == null)head = a;elseb.after = a;if (a == null)tail = b;elsea.before = b;}//evict：true：删除最久未被访问的元素，即双向链表的头结点void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldestLinkedHashMap.Entry<K,V> first;if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) {K key = first.key;removeNode(hash(key), key, null, false, true);}}//节点e是刚刚访问的节点，判断是否需将其移动至双向链表的尾结点void afterNodeAccess(Node<K,V> e) { // move node to lastLinkedHashMap.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;elseb.after = a;if (a != null)a.before = b;elselast = b;if (last == null)head = p;else {p.before = last;last.after = p;}tail = p;++modCount;}}

五、总结

• 我们知道 HashMap 并不能保证有序性，而 LinkedHashMap 作为 HashMap 子类解决了排序的问题。在构造时，通过传入afterNodeAccess = true 来设置LinkedHashMap是有序的。
• 通过维护双向来链表来保证有序性，拥有变量 head 和 tail 分别指向双向链表的头结点和尾结点，越靠近 尾结点，越是最近访问的节点，越是靠近头结点，越是越久未被访问的节点。
• 可用于实现 LRU 算法：

  • 使用 LinkedHashMap 实现 LRU：

    class LRUCache extends LinkedHashMap<Integer, Integer>{private int capacity;public LRUCache(int capacity) {super(capacity, 0.75F, true);this.capacity = capacity;}public int get(int key) {return super.getOrDefault(key, -1);}public void put(int key, int value) {super.put(key, value);}@Overrideprotected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<Integer, Integer> eldest) {return size() > capacity; }
    }
    

  • 不适用 LinkedHashMap 实现 LRU：

    class LRUCache {static class Node{public int key;public int val;public Node prev;public Node next;public Node(){this.key = -1;this.val = -1;}public Node(int key,int val){this.key = key;this.val = val;}}//最大容量    int capacity;//节点数量int size;//虚拟头节点Node dummyHead;//虚拟尾节点Node dummyTail;Map<Integer,Node> map = new HashMap<>();public LRUCache(int capacity) {this.capacity = capacity;this.size = 0;dummyHead = new Node();dummyTail = new Node();dummyHead.next = dummyTail;dummyTail.prev = dummyHead;}public int get(int key) {if(!map.containsKey(key)){return -1;}Node node = map.get(key);//将该节点从原位置删除remove(node);//将该节点添加到链表尾部addLeast(node);return node.val;}public void put(int key, int value) {Node cur = new Node(key,value);remove(map.get(key));addLeast(cur);}//删除节点public void remove(Node node){if(node == null) return;node.prev.next = node.next;node.next.prev = node.prev;node.next = null;node.prev = null;size --;map.remove(node.key);}//将节点添加到尾部public void addLeast(Node node){Node prev = dummyTail.prev;prev.next = node;node.prev = prev;node.next = dummyTail;dummyTail.prev = node;size ++;map.put(node.key,node);//超过最大容量了if(size > capacity){removeFirst();}}//删除头节点public Node removeFirst(){if(dummyHead.next == dummyTail) return null;Node remove = dummyHead.next;remove(remove);return remove;}
    }