Java的LinkedHashMap的实现原理详解

更新时间：2023年09月05日 11:25:14 作者：敲代码的乔帮主

这篇文章主要介绍了Java的LinkedHashMap的实现原理详解, LinkedHashMap是Map接口的哈希表和链接列表实现,具有可预知的迭代顺序,此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用null值和null键,此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变,需要的朋友可以参考下

1. LinkedHashMap概述

LinkedHashMap是Map接口的哈希表和链接列表实现，具有可预知的迭代顺序。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。

LinkedHashMap实现与HashMap的不同之处在于，后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序可以是插入顺序或者是访问顺序。

注意，此实现不是同步的。如果多个线程同时访问链接的哈希映射，而其中至少一个线程从结构上修改了该映射，则它必须保持外部同步。

2. LinkedHashMap的实现

对于LinkedHashMap而言，它继承与HashMap、底层使用哈希表与双向链表来保存所有元素。

其基本操作与父类HashMap相似，它通过重写父类相关的方法，来实现自己的链接列表特性。

下面我们来分析LinkedHashMap的源代码：

Entry元素

LinkedHashMap采用的hash算法和HashMap相同，但是它重新定义了数组中保存的元素Entry，该Entry除了保存当前对象的引用外，还保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用，从而在哈希表的基础上又构成了双向链接列表。看源代码：

/** 
 * 双向链表的表头元素。 
 */  
private transient Entry<K,V> header;  
/** 
 * LinkedHashMap的Entry元素。 
 * 继承HashMap的Entry元素，又保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用。 
 */  
private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {  
    Entry<K,V> before, after;  
    ……  
}

初始化

通过源代码可以看出，在LinkedHashMap的构造方法中，实际调用了父类HashMap的相关构造方法来构造一个底层存放的table数组。如：

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
    super(initialCapacity, loadFactor);  
    accessOrder = false;  
}

HashMap中的相关构造方法：

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
    if (initialCapacity < 0)  
        throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +  
                                           initialCapacity);  
    if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)  
        initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;  
    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))  
        throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +  
                                           loadFactor);  
    // Find a power of 2 >= initialCapacity  
    int capacity = 1;  
    while (capacity < initialCapacity)  
        capacity <<= 1;  
    this.loadFactor = loadFactor;  
    threshold = (int)(capacity * loadFactor);  
    table = new Entry[capacity];  
    init();  
}

我们已经知道LinkedHashMap的Entry元素继承HashMap的Entry，提供了双向链表的功能。在上述HashMap的构造器中，最后会调用init()方法，进行相关的初始化，这个方法在HashMap的实现中并无意义，只是提供给子类实现相关的初始化调用。

LinkedHashMap重写了init()方法，在调用父类的构造方法完成构造后，进一步实现了对其元素Entry的初始化操作。

void init() {  
    header = new Entry<K,V>(-1, null, null, null);  
    header.before = header.after = header;  
}

存储

LinkedHashMap并未重写父类HashMap的put方法，而是重写了父类HashMap的put方法调用的子方法void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) 和void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)，提供了自己特有的双向链接列表的实现。

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
    // 调用create方法，将新元素以双向链表的的形式加入到映射中。  
    createEntry(hash, key, value, bucketIndex);  
    // 删除最近最少使用元素的策略定义  
    Entry<K,V> eldest = header.after;  
    if (removeEldestEntry(eldest)) {  
        removeEntryForKey(eldest.key);  
    } else {  
        if (size >= threshold)  
            resize(2 * table.length);  
    }  
}

void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
    HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];  
    Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(hash, key, value, old);  
    table[bucketIndex] = e;  
    // 调用元素的addBrefore方法，将元素加入到哈希、双向链接列表。  
    e.addBefore(header);  
    size++;  
}

private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {  
    after  = existingEntry;  
    before = existingEntry.before;  
    before.after = this;  
    after.before = this;  
}

读取

LinkedHashMap重写了父类HashMap的get方法，实际在调用父类getEntry()方法取得查找的元素后，再判断当排序模式accessOrder为true时，记录访问顺序，将最新访问的元素添加到双向链表的表头，并从原来的位置删除。由于的链表的增加、删除操作是常量级的，故并不会带来性能的损失。

public V get(Object key) {  
    // 调用父类HashMap的getEntry()方法，取得要查找的元素。  
    Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);  
    if (e == null)  
        return null;  
    // 记录访问顺序。  
    e.recordAccess(this);  
    return e.value;  
}

void recordAccess(HashMap<K,V> m) {  
    LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;  
    // 如果定义了LinkedHashMap的迭代顺序为访问顺序，  
    // 则删除以前位置上的元素，并将最新访问的元素添加到链表表头。  
    if (lm.accessOrder) {  
        lm.modCount++;  
        remove();  
        addBefore(lm.header);  
    }  
}

排序模式

LinkedHashMap定义了排序模式accessOrder，该属性为boolean型变量，对于访问顺序，为true；对于插入顺序，则为false。

private final boolean accessOrder;

一般情况下，不必指定排序模式，其迭代顺序即为默认为插入顺序。看LinkedHashMap的构造方法，如：

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
    super(initialCapacity, loadFactor);  
    accessOrder = false;  
}

这些构造方法都会默认指定排序模式为插入顺序。如果你想构造一个LinkedHashMap，并打算按从近期访问最少到近期访问最多的顺序（即访问顺序）来保存元素，那么请使用下面的构造方法构造LinkedHashMap：

public LinkedHashMap(int initialCapacity,  
         float loadFactor,  
                     boolean accessOrder) {  
    super(initialCapacity, loadFactor);  
    this.accessOrder = accessOrder;  
}

该哈希映射的迭代顺序就是最后访问其条目的顺序，这种映射很适合构建LRU缓存。LinkedHashMap提供了removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest)方法，在将新条目插入到映射后，put和 putAll将调用此方法。该方法可以提供在每次添加新条目时移除最旧条目的实现程序，默认返回false，这样，此映射的行为将类似于正常映射，即永远不能移除最旧的元素。

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

此方法通常不以任何方式修改映射，相反允许映射在其返回值的指引下进行自我修改。如果用此映射构建LRU缓存，则非常方便，它允许映射通过删除旧条目来减少内存损耗。例如：重写此方法，维持此映射只保存100个条目的稳定状态，在每次添加新条目时删除最旧的条目。

private static final int MAX_ENTRIES = 100;  
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {  
    return size() > MAX_ENTRIES;  
}

到此这篇关于Java的LinkedHashMap的实现原理详解的文章就介绍到这了,更多相关Java的LinkedHashMap内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

您可能感兴趣的文章:

ObjectMapper 如何忽略字段大小写
这篇文章主要介绍了使用ObjectMapper实现忽略字段大小写操作，具有很好的参考价值，希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教
2021-06-06
Java设计模式之23种设计模式详解
这篇文章主要介绍了Java设计模式之23种设计模式详解，设计模式使代码编制真正工程化，设计模式是软件工程的基石，项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
2020-07-07
Tk.mybatis零sql语句实现动态sql查询的方法(4种)
有时候，查询数据需要根据条件使用动态查询，这时候需要使用动态sql，本文主要介绍了Tk.mybatis零sql语句实现动态sql查询的方法，感兴趣的可以了解一下
2021-12-12
@RequestParam使用defaultValue属性设置默认值的操作
这篇文章主要介绍了@RequestParam使用defaultValue属性设置默认值的操作，具有很好的参考价值，希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
2021-02-02
一个简易的Java多页面队列爬虫程序
这篇文章主要为大家详细介绍了一个多页面的java爬虫，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们可以参考一下
2016-08-08
教你如何在Intellij IDEA中集成Gitlab
今天来简单说下,如何在IDEA中集成gitlab项目,默认情况下IDEA中的 VCS => Checkout From Version Control 选项中是没有gitlab这一项的,本文通过图文并茂的形式给大家介绍的非常详细,需要的朋友参考下吧
2023-10-10
解决Java提示正在尝试分配更低的访问权限问题
在本篇文章里小编给大家整理的是关于解决Java提示正在尝试分配更低的访问权限问题的相关方法内容，有需要的朋友们跟着参考学习下。
2019-07-07
详解Java8中CompletableFuture类的使用
Java 8中引入了CompletableFuture类，它是一种方便的异步编程工具，可以处理各种异步操作，本文将详细介绍CompletableFuture的使用方式，希望对大家有所帮助
2023-04-04
java Comparable和Comparator的区别及作用面试精讲
这篇文章主要为大家介绍了java Comparable和Comparator的区别及作用面试精讲,有需要的朋友可以借鉴参考下,希望能够有所帮助,祝大家多多进步,早日升职加薪
2023-10-10
Java去掉字符串最后一个逗号的方法
Java中去掉字符串的最后一个逗号有多种实现方法,不同的方法适用于不同的场景,本文通过实例代码介绍Java去掉字符串最后一个逗号的相关知识,感兴趣的朋友一起看看吧
2023-12-12