JDK1.8 LinkedHashMap源码分析

LinkedHashMap是HashMap的一个子类,它通过维护一个双向链表来保证元素的插入顺序或访问顺序。当accessOrder为true时,按照访问顺序排列,否则按照插入顺序。在插入元素时,它会将新节点添加到链表的尾部。删除节点时,会调整链表中的前后继节点。afterNodeAccess方法用于节点访问后的顺序调整。

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目录

1.类结构

2.构造函数

3. put(K key, V value)

4.remove(Object key)

5.afterNodeAccess(Node e),v>


HashMap中元素插入时无序的,为了让遍历顺序和插入顺序一致,可以使用LinkedHashMap,其内部维护了一个双向链表来存储元素的顺序,并且可通过accessOrder属性控制遍历顺序为插入顺序或者访问顺序。本文基于JDK1.8对LinkedHashMap的内部实现原理分析。

1.类结构

LinkedHashMap类的层级结构图:

LinkedHashMap继承自HashMap,大部分方法都是直接使用HashMap的。主要成员遍历有:

 //双向链表的头部节点(最早插入的节点)
 transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;
//双向链表的尾部节点(最新插入的节点)
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;
//用于控制遍历顺序,为true时,按元素的插入顺序,为false时,按元素的访问顺序
final boolean accessOrder;

LinkedHashMap继承自HashMap,内部存储数据的方式和HashMap一样,都是使用数组加链表(红黑树)的结构存储数据。

LinkedHashMap额外维护了一个双向链表,用于存储节点的属性,这个双向链表的数据类型为:LinkedHashMap.Entry<K,V>

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.Entry<K,V>继承自HashMap.Node类,新增了before和after属性,用于维护前继和后继节点,以此形成双向链表。

2.构造函数

LinkedHashMap的构造函数都是调用父类HashMap的构造函数进行初始化过程

 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(int initialCapacity,
                         float loadFactor,
                         boolean accessOrder) {
        super(initialCapacity, loadFactor);
        this.accessOrder = accessOrder;
    }
3. put(K key, V value)

   LinkedHashMap并没有重写put(K key, V value)方法,直接使用HashMap的put(K key, V value)方法,那它是如何通过内部的双向链表维护元素顺序的?我们查看put(K key, V value)方法源码就能发现原因(因为put(K key, V value)源码在 JDK1.8 HashMap源码分析_leon7199的博客-优快云博客 一节中已经剖析过,所以下面我们只在和LinkedHashMap功能相关的代码上添加注释):

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            // 创建节点
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                // 方法内部包含newTreeNode的操作
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        //创建节点
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                //节点访问后续操作
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        //节点插入后续操作
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

newNode()方法用于创建链表节点,LinkedHashMap重写了newNode()方法:

 Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> e) {
        //创建一个LinkedHashMap.Entry实列
        LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
            new LinkedHashMap.Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        //将新节点放入LinkedHashMap维护的双向链表的尾部
        linkNodeLast(p);
        return p;
    }

private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry<K,V> p) {
        LinkedHashMap.Entry<K,V> last = tail;
        //将新插入的节点赋值给双向链表尾部节点tail
        tail = p;
        if (last == null)
            //last为null,说明双向链表为空,将当前节点赋值给双向链表的头节点
            head = p;
        else {
            //否则,新插入的节点的before节点指向尾节点
            p.before = last;
            //尾节点的after节点指向当前节点
            last.after = p;
        }
    }
4.remove(Object key)

LinkedHashMap没有重写remove(Object key)方法,调用了HashMap的remove()方法:

 public V remove(Object key) {
        Node<K,V> e;
        //被删除直接key的节点是否为null,是null,直接返回,否则返回删除节点的value值
        return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
            null : e.value;
    }

 final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                               boolean matchValue, boolean movable) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                node = p;
            else if ((e = p.next) != null) {
                if (p instanceof TreeNode)
                    node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
                else {
                    do {
                        if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key ||
                             (key != null && key.equals(k)))) {
                            node = e;
                            break;
                        }
                        p = e;
                    } while ((e = e.next) != null);
                }
            }
            if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                                 (value != null && value.equals(v)))) {
                if (node instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
                else if (node == p)
                    tab[index] = node.next;
                else
                    p.next = node.next;
                ++modCount;
                --size;
                //节点删除后,执行后续操作
                afterNodeRemoval(node);
                return node;
            }
        }
        return null;
    }

LinkedHashMap重写了afterNodeRemoval(Node<K,V> p)方法,删除节点后,会调用 afterNodeRemoval(Node<K,V> p)方法改变节点的前继节点和后继节点

void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) { // unlink
        LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
            (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
        //将当前节点的前置节点和后继节点置空,便于回收
        p.before = p.after = null;
        if (b == null)
            //如果当前节点的前置节点为null,说明当前节点是头节点,将当前节点的后继节点赋值给头节点head
            head = a;
        else
            //否则,将前置节点的after指向后继节点
            b.after = a;
        if (a == null)
            //如果后继节点为null,说明当前节点是尾部节点,被删除后,前置节点就是尾部节点了
            tail = b;
        else
            //否则,将后继节点的before指向前置节点
            a.before = b;
    }

通过该方法,我们就从LinkedHashMap的双向链表中删除了指定结点。

5.afterNodeAccess(Node<K,V> e)

afterNodeAccess(Node<K,V> e)就是节点被访问后执行的某些操作。LinkedHashMap重写了该方法:

void afterNodeAccess(Node<K,V> e) { // move node to last
        LinkedHashMap.Entry<K,V> last;
        //当accessOrder为true,并且当前节点不是双向链表的尾节点时,执行
        if (accessOrder && (last = tail) != e) {
            //将当前节点移动到双向链表的尾部,并修改相关节点的前后继节点指向
            LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
                (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
            //将当前节点的后继节点置空
            p.after = null;
            if (b == null)
                //当前节点的前置节点为空,说明当前节点是头节点,将头节点指向当前节点的后继节点 Node1->Node2,remove node1后,head=node2
                head = a;
            else
                //否则,前置节点的后继节点指向 当前节点的后继节点 node1->node2->node3,remove node2,node1->node3
                b.after = a;
            if (a != null)
                //如果当前节点的后继节点不为空,后继节点的前置节点指向 当前节点的前置节点  node1->node2->node3,remove node2, node3->node1
                a.before = b;
            else
                //否则后继节点为空,说明当前节点为尾节点,有点多余,已经判断在表尾不操作((last = tail) != e)
                last = b;
            if (last == null)
                //last == null,链表为空,head = p
                head = p;
            else {
                //否则,p.before指向last,链表尾部,尾部.after指向p
                p.before = last;
                last.after = p;
            }
            //更新链表尾部节点
            tail = p;
            ++modCount;
        }
    }

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