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LinkedHashMap是HashMap的子类,它的大部分实现与HashMap相同,两者最大的区别在于,HashMap的对哈希表进行迭代时是无序的,而LinkedHashMap对哈希表迭代是有序的,LinkedHashMap默认的规则是,迭代输出的结果保持和插入key-value pair的顺序一致(当然具体迭代规则可以修改)。LinkedHashMap除了像HashMap一样用数组、单链表和红黑树来组织数据外,还额外维护了一个双向链表,每次向linkedHashMap插入键值对,除了将其插入到哈希表的对应位置之外,还要将其插入到双向循环链表的尾部。
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先来看一下LinekedHashMap的定义:
public class LinkedHashMapextends HashMap implements Map
除了继承自HashMap以外并无太多特殊之处,这里特地标注实现了Map接口应该也只是为了醒目。
大家最关心的应该是LinkedHashMap如何实现有序迭代,下面将逐步通过源码来解答这一问题。
先看一下一个重要的静态内部类Entry:
static class Entryextends HashMap.Node { Entry before, after; Entry(int hash, K key, V value, Node next) { super(hash, key, value, next); }}
该类继承自HashMap的Node内部类,前面已经介绍过,Node是一个单链表结构,这里Entry添加了前继引用和后继引用,则是一个双向链表的节点。在双向链表中,每个节点可以记录自己前后插入的节点信息,以维持有序性,这也是LinkedHashMap实现有序迭代的关键。
按插入有序
按插入有序即先添加的在前面,后添加的在后面,修改操作不影响顺序。以如下代码为例:
MapseqMap = new LinkedHashMap<>();seqMap.put("c", 100);seqMap.put("d", 200);seqMap.put("a", 500);seqMap.put("d", 300);for(Entry entry : seqMap.entrySet()){ System.out.println(entry.getKey()+" "+entry.getValue());}运行结
运行结果是:
c 100d 300a 500
可以看到,键是按照”c”, “d”, “a”的顺序插入的,修改”d”的值不会修改顺序。
按访问有序
按访问有序是,序列末尾存放的是最近访问的key-value pair,每次访问一个key-value pair后,就会将其移动到末尾。
MapaccessMap = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true);accessMap.put("c", 100);accessMap.put("d", 200);accessMap.put("a", 500);accessMap.get("c");accessMap.put("d", 300);for(Entry entry : accessMap.entrySet()){ System.out.println(entry.getKey()+" "+entry.getValue());}
运行结果为:
a 500 c 100 d 300
针对不同的应用场景,LinkedHashMap可以在这两种排序方式中进行抉择。
LinkedHashMap定义了三个重要的字段:
//双链表的头节点transient LinkedHashMap.Entryhead;//双链表的尾节点transient LinkedHashMap.Entry tail;/** * 这个字段表示哈希表的迭代顺序 * true表示按访问顺序迭代 * false表示按插入顺序迭代 * LinkedHashMap的构造函数均将该值设为false,因此默认为false */final boolean accessOrder;
关于它们的具体作用已在注释中标出。
LinkedHashMap有五个构造方法,其中有一个可以指定accessOrder的值:
public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder) { super(initialCapacity, loadFactor); this.accessOrder = accessOrder;}
在HashMap中定义了几个“钩子”方法(关于钩子的详细内容,请参考笔者的博客设计模式(9)——模板方法模式),这里特地列出其中的三个:
afterNodeRemoval(e)
afterNodeInsertion
afterNodeInsertion
它们与迭代有序性的实现息息相关。
此外还有两个重要的APIget
和containsValue
,这里也分析一下它们的源码实现,至于put
方法,LinkedHashMap并没有覆写该方法,因此其实现与HashMap相同。
void afterNodeRemoval(Nodee) { // unlink LinkedHashMap.Entry p = (LinkedHashMap.Entry )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;}
在HashMap的removeNode
方法中调用了该钩子方法,对于LinkedHashMap,在执行完对哈希桶中单链表或红黑树节点的删除操作后,还需要调用该方法将双向链表中对应的Entry删除。
void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldest LinkedHashMap.Entryfirst; if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)){ K key = first.key; removeNode(hash(key), key, null, false, true); }}
在HashMap的putVal
方法中调用了该方法,可以看出,在判断条件成立的情况下,该方法会删除双链表中的头节点(当然是在哈希桶和双向链表中同步删除该节点)。判断条件涉及了一个removeEldestEntry(first)
方法,它的源码如下:
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entryeldest) { return false;}
可以看到,它默认是返回false的,即不删除头节点。如果需要定义是否需要删除头节点的规则,只需覆盖该方法并提供相关实现即可。该方法的作用在于,它提供了当一个新的entry被添加到linkedHashMap中,删除头节点的机会。这是非常有意义的,可以通过删除头节点来减少内存消耗,避免内存溢出。
void afterNodeAccess(Nodee) { // move node to last LinkedHashMap.Entry last; if (accessOrder && (last = tail) != e) { LinkedHashMap.Entry p = (LinkedHashMap.Entry )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; }}
该方法在HashMap的putVal
方法、LinkedHashMap的get
方法中都被调用,它的作用是:如果accessOrder返回值为true(即按照访问顺序迭代),则将最近访问的节点调整至双向队列的队尾,这也就保证了按照访问顺序迭代时Entry的有序性。
public V get(Object key) { Nodee; if ((e = getNode(hash(key), key)) == null) return null; if (accessOrder) afterNodeAccess(e); return e.value;}
该方法增加了按访问顺序或插入顺序进行排序的选择功能,会根据AccessOrder的值调整双向链表中节点的顺序,获取节点的过程与HashMap中一致。
public boolean containsValue(Object value) { for (LinkedHashMap.Entrye = head; e != null; e = e.after) { V v = e.value; if (v == value || (value != null && value.equals(v))) return true; } return false;}
由于LinkedHashMap维护了一个双向链表,因此它的containsValue(value)
方法直接遍历双向链表查找对应的Entry即可,而无需去遍历哈希桶。
LinkedHashMap是HashMap的子类,它们最大的区别是,HashMap的迭代是无序的,而LinkedHashMap是有序的,并且有按插入顺序和按访问顺序两种方式。为了实现有序迭代,LinkedHashMap相比HashMap,额外维护了一个双向链表,因此一般情况下,遍历HashMap比LinkedHashMap效率要高,在没有按序访问key-value pair的情况下,一般建议使用HashMap(当然也有例外,当HashMap容量很大,实际数据较少时,遍历起来可能会比 LinkedHashMap慢,因为LinkedHashMap的遍历速度只和实际数据有关,和容量无关,而HashMap的遍历速度和他的容量有关)。
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