LinkedHashMap 詳解及源碼簡析

一累铅、前言

HashMap詳解以及源碼分析 這篇文章中,對 HashMap 的實現(xiàn)原理進行了比較深入的分析。而在 HashMap 大家族中藕各,另一個重要的且常常被拿來比較的類 LinkedHashMap 也非常的重要。相比較 HashMap焦除,其最大的特點是其默認按插入順序進行排序座韵。

在閱讀這篇文章之前,建義先過一遍 HashMap詳解以及源碼分析踢京。正如 LinkedHashMap 是繼承自 HashMap 一樣誉碴,這篇文章也是基于 HashMap 進行分析。

二瓣距、代碼分析

1. demo 及其簡析

LinkedHashMap<String,String> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();

        linkedHashMap.put(null,"北京");
        linkedHashMap.put("beijing","北京");
        linkedHashMap.put("shanghai","上海");
        linkedHashMap.put("tianjin","天津");
        linkedHashMap.put("hangzhou","杭州");
        linkedHashMap.put("changsha","長沙");
        linkedHashMap.put("wuhan","武漢");
        linkedHashMap.put("guangzhou","廣州");
        linkedHashMap.put("shenzhen","深圳");

        Set<LinkedHashMap.Entry<String,String>> sets = linkedHashMap.entrySet();
        for (LinkedHashMap.Entry<String,String> set : sets) {
            Log.d(TAG, "linkedHashMapSample: key = " + set.getKey() + ";value = " + set.getValue());
        }

demo 運行結(jié)果

linkedHashMapSample: key = null;value = 北京
linkedHashMapSample: key = beijing;value = 北京
linkedHashMapSample: key = shanghai;value = 上海
linkedHashMapSample: key = tianjin;value = 天津
linkedHashMapSample: key = hangzhou;value = 杭州
linkedHashMapSample: key = changsha;value = 長沙
linkedHashMapSample: key = wuhan;value = 武漢
linkedHashMapSample: key = guangzhou;value = 廣州
linkedHashMapSample: key = shenzhen;value = 深圳

從運行結(jié)果可以看出黔帕,LinkedHashMap 輸出的結(jié)果的順序與其 put 時的順序時一致的。

2.源碼分析

LinkedHashMap 的類圖結(jié)果在分析 HashMap 的時候已經(jīng)有了解過蹈丸,這里再復(fù)習(xí)一下Map大家族成黄。

Map大家族簡版.jpg
  • LinkedHashMap 的初始化
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(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        super();
        accessOrder = false;
        putMapEntries(m, false);
    }
public LinkedHashMap(int initialCapacity,
                         float loadFactor,
                         boolean accessOrder) {
        super(initialCapacity, loadFactor);
        this.accessOrder = accessOrder;
    }

LinkedHashMap 根據(jù)參數(shù)的不同重載了 5 個不同的構(gòu)造方法呐芥,但其作用基本相同,只是賦值一些默認值而已奋岁,如初始容量思瘟,負載因子以及是否按訪問排序,其默認是按插入排序的闻伶。

  • LinkedHashMap 插入元素 put() 方法
    LinkedHashMap 本身并沒有實現(xiàn)滨攻,是共用父類 HashMap 的,也就是這個 put 方法是來自于 HashMap 的蓝翰。在分析 HashMap 的時候已經(jīng)了解光绕,put() 又是進一步調(diào)用了 putVal() 方法,下面簡單來過一下 putVal() 方法畜份。
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)
            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)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        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;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

putVal() 里面作的事情比較多诞帐,這里也再來復(fù)習(xí)一下。
(1)通過對 hash(key) 計算出來的 hash 值爆雹,計算出散列 index停蕉。

(2)如果沒碰撞沖突直接放到 table 里。

(3)如果碰撞沖突了钙态,先以鏈表的形式解決沖突慧起,并把新的 node 插入到鏈尾。

(4)如果碰撞沖突導(dǎo)致鏈表過長(>= TREEIFY_THRESHOLD)驯绎,就把鏈表轉(zhuǎn)換成紅黑樹完慧,提高查詢效率。

(5)如果節(jié)點已經(jīng)存在剩失,即key的 hash() 值相等且 key 的內(nèi)容相等屈尼,就替換 old value,從而保證 key 的唯一性拴孤。

(6)如果 table 滿了( > load factor*capacity)脾歧,就要擴容resize()。

這里 LinkedHashMap 差異的地方在于創(chuàng)建新的 Node演熟,也就是 Entry鞭执,而 LinkedHashMap 的 Entry 也是不一樣的,其有自己定義的 LinkedHashMapEntry芒粹。

    static class LinkedHashMapEntry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
        LinkedHashMapEntry<K,V> before, after;
        LinkedHashMapEntry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            super(hash, key, value, next);
        }
    }

LinkedHashMapEntry 繼承自 HashMap.Node兄纺,在經(jīng)基本上其增加了 before 以及 after 兩個指針,以此便可以構(gòu)造出一個雙向鏈表化漆。再來看看它的 newNode() 實現(xiàn)便可以知道它是如何構(gòu)建雙向鏈表的了估脆。

    Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> e) {
        LinkedHashMapEntry<K,V> p =
            new LinkedHashMapEntry<K,V>(hash, key, value, e);
        linkNodeLast(p);
        return p;
    }

這里有個關(guān)鍵的調(diào)用 linkNodeLast() 方法。

private void linkNodeLast(LinkedHashMapEntry<K,V> p) {
        LinkedHashMapEntry<K,V> last = tail;
        tail = p;
        if (last == null)
            head = p;
        else {
            p.before = last;
            last.after = p;
        }
    }

先取出 tial 指針座云,再令當(dāng)前節(jié)點為 tial 指針疙赠,然后當(dāng)前指針指向 tial 指針付材,tail 指針又指向當(dāng)前指針。意思就是當(dāng)前的 tail 指針與當(dāng)前指針 p 建立起前后指向關(guān)系圃阳,然后令當(dāng)前的 p 指針為 tail 指針厌衔,從而便構(gòu)造出了雙向鏈表。

  • LinkedHashMap 獲取元素 get() 方法與remove() 方法
    LinkedHashMap 的 get() 方法與 remove() 方法基本與 HashMap 是一致的捍岳,只是在 remove() 時注意還要從 LinkedHashMapEntry 所構(gòu)成的雙向鏈表中將其也一并移除富寿。

  • LinkedHashMap 的遍歷
    在分析 HashMap 的時候我們知道,遍歷最主要的實現(xiàn)在集合自己所實現(xiàn)的 Iterator 中祟同,而 Iterator 中最關(guān)鍵的又在 nextNode() 方法中作喘。

final LinkedHashMapEntry<K,V> nextNode() {
            LinkedHashMapEntry<K,V> e = next;
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            if (e == null)
                throw new NoSuchElementException();
            current = e;
            next = e.after;
            return e;
        }

從代碼里可以看出理疙,這就是對一個鏈接進行遍歷的基本操作了晕城,這里根本就不需要考慮到 key 以及 value 本身是如何存儲的,而只是通過鏈表進行基本的遍歷就可以了窖贤。

三砖顷、總結(jié)

在了解了 HashMap 的原理后,再來看 LinkedHashMap 的話是非常簡單的赃梧。LinkedHashMap 是繼承自 HashMap 的滤蝠,所以 LinkedHashMap 包含了 HashMap 所有的功能以及特性。而在此基礎(chǔ)上授嘀,LinkedHashMap 又將每個 LinkedHashMapEntry 鏈接成了一個雙向鏈表物咳。而我們之所以能得到一個有序的結(jié)果輸出,其原因就在于其 Iterator 的實現(xiàn)蹄皱。我們對 LinkedHashMap 的遍歷就是對 LinkedHashMapEntry 所構(gòu)成的鏈表進行遍歷览闰。默認情況下,鏈表就是按照插入順序進行構(gòu)造的巷折,新插入的結(jié)點都會被放到 tial压鉴,這也就是自然保證了插入時的順序了。

最后锻拘,感謝你能讀到并讀完此文章油吭,如果分析的過程中存在錯誤或者疑問都歡迎留言討論。如果我的分享能夠幫助到你署拟,還請記得幫忙點個贊吧婉宰,謝謝。

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