浅谈HashMap,LinkedHashMap,ConcurrentHashMap、synchronizedMap(二.LinkedHashMap)

说完HashMap,我们我们如果想要有序的Map怎么办。取出来之后再排序,不是太复杂。
所以我们有LinkedHashMap。

LinkedHashMap

既然LinkedHashMap是有序的,那么为什么是有序的?首先我们从名字上分析,LinkedHashMap和HashMap不是继承就是实现,那么数据结构应该也是类似的,采用hash表(数组+链表的形式)。等下,HashMap中既然存在链表问什么不是有序的?让我们带着问题看源码吧。

类关系

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

从源码可知,LinkedHashMap继承HashMap。

属性

    /**
     * HashMap中的Node节点,在LinkedHashMap中变成了entry。
     * 同时增加了before和after属性。
     */
    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);
        }
    }

    private static final long serialVersionUID = 3801124242820219131L;

    /**
     * 双链表的头结点
     */
    transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;

    /**
     * 双链表尾节点
     */
    transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;

    /**
     * 用来判断丽链表排序顺序:
     * true:插入顺序排序
     * fasle:LRU算法(Least recently used,最近最少使用)。
     */
    final boolean accessOrder;

我们看下不仅Entry属性有befor和after字段,而且有双链表头结点属性,尾节点属性。很容易就想到双链表啊!!所以LinkedHashMap数据结构,不仅仅是数组加链表。而且还有双链表。

数据结构

数据结构
总结一下,LinkedHashMap在Hash表的结构上增加了双向链表,类似于上图。但其实有没有想过,Hash表中其实已经存在链表的结构,为什么还要增加双向链表。在印象中,链表就是有序的。那Hash表中的链表和LinkedHashMap中的链表有什么不同呢?我认为有以下几点:

  1. 桶中的链表是散列表结构的一部分;而双向链表是LinkedHashMap的额外引入;
  2. 桶中的链表只做数据存储,因为生了hash碰撞,导致数据散落在一个桶中,用链表给予存储。没有存储顺序的概念;而LinkedHashMap的双向链表,是将插入Map的数据,按插入顺序(默认)存储起来。所以有序。

构造函数

    /**
     * 按照输入的大小以及加载因子创建对象。
     * accessOrder = false;,默认不开启LRU规则,按照插入循序排序。
     */
    public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        super(initialCapacity, loadFactor);
        accessOrder = false;
    }

    /**
     * 按照给定的大小创建对象。加载因子为默认大小:0.75f。
     * accessOrder = false;,默认不开启LRU规则,按照插入循序排序。
     */
    public LinkedHashMap(int initialCapacity) {
        super(initialCapacity);
        accessOrder = false;
    }

    /**
     * 按照默认的大小以及默认的加载因子大小创建对象。
     * accessOrder = false;,默认不开启LRU规则,按照插入循序排序。
     */
    public LinkedHashMap() {
        super();
        accessOrder = false;
    }

    /**
     * 新建一个哈希表,同时将另一个map m 里的所有元素加入表中。
     * 默认加载因子以及足够大的容量。如果m为空,报NullPointerException。
     * accessOrder = false;,默认不开启LRU规则,按照插入循序排序。
     */
    public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        super();
        accessOrder = false;
        putMapEntries(m, false);
    }

    /**
     * 按照给定的大小,加载因子创建对象。
     * 如果accessOrder = false;,不开启LRU规则,按照插入循序排序。
     * 否则开启LRU规则,最近访问放在双向链表最后面。
     */
    public LinkedHashMap(int initialCapacity,
                         float loadFactor,
                         boolean accessOrder) {
        super(initialCapacity, loadFactor);
        this.accessOrder = accessOrder;
    }

既然是集成了HashMap那么一定会继承或者重写一些方法。
我们没有在源码中看到put以及remove方法。由此可知,put以及remove是继承了HashMap的方法,并没有重写,直接调用。那既然要维护双向链表,所以在HahsMap源码中,有三个方法没有实现。但是在LinkedHashMap中实现了

重写方法

afterNodeAccess

    void afterNodeAccess(Node<K,V> e) { // move node to last
        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;
        }
    }

这段代码的意思简洁明了,就是把当前节点e移至链表的尾部。因为使用的是双向链表,所以在尾部插入可以以O(1)的时间复杂度来完成。并且只有当accessOrder设置为true时,才会执行这个操作。在HashMap的putVal方法中,就调用了这个方法。

afterNodeInsertion

    void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldest
        LinkedHashMap.Entry<K,V> first;
        if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) {
            K key = first.key;
            removeNode(hash(key), key, null, false, true);
        }
    }

afterNodeInsertion方法是在哈希表中插入了一个新节点时调用的,它会把链表的头节点删除掉,删除的方式是通过调用HashMap的removeNode方法。想一想,通过afterNodeInsertion方法和afterNodeAccess方法,是不是就可以简单的实现一个基于最近最少使用(LRU)的淘汰策略了?当然,我们还要重写removeEldestEntry方法,因为它默认返回的是false。

protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {
    return false;
}

afterNodeInsertion()由于removeEldestEntry()所返回的false无执行意义。也就意味着如果想要让它有意义必须重写removeEldestEntry()。

afterNodeRemoval

    void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) { // unlink
        LinkedHashMap.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;
        else
            b.after = a;
        if (a == null)
            tail = b;
        else
            a.before = b;
    }

这个方法是当HashMap删除一个键值对时调用的,它会把在HashMap中删除的那个键值对一并从链表中删除,保证了哈希表和链表的一致性。

get

    public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)
            return null;
        if (accessOrder)
            afterNodeAccess(e);我IE䦹·
        return e.value;
    }

LinkedHashMap同样重写了get,如果afterNodeAccess为true,调用afterNodeAccess方法,维护LRU规则。

总结

因为HashMap不具备顺序性,所以产生了LinkedHashMap。继承HashMap,增加属性。同时其内部比HashMap增加了双向链表。并重写了部分HashMap方法。来确保其内部有序。

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