理解LinkedHashMap转自http://uule.iteye.com/blog/1522291
1. LinkedHashMap概述:
LinkedHashMap是HashMap的一个子类,它保留插入的顺序,如果需要输出的顺序和输入时的相同,那么就选用LinkedHashMap。
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。
根据链表中元素的顺序可以分为:按插入顺序的链表,和按访问顺序(调用get方法)的链表。
默认是按插入顺序排序,如果指定按访问顺序排序,那么调用get方法后,会将这次访问的元素移至链表尾部,不断访问可以形成按访问顺序排序的链表。 可以重写removeEldestEntry方法返回true值指定插入元素时移除最老的元素。
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:
类结构:
publicclassLinkedHashMap<K,V>extendsHashMap<K,V>implementsMap<K,V>
1) 成员变量:
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:
//true表示按照访问顺序迭代,false时表示按照插入顺序PRivatefinalbooleanaccessOrder;/***双向链表的表头元素。*/privatetransientEntry<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。*/privatestaticclassEntry<K,V>extendsHashMap.Entry<K,V>{Entry<K,V>before,after;……}HashMap.Entry:
staticclassEntry<K,V>implementsMap.Entry<K,V>{finalKkey;Vvalue;Entry<K,V>next;finalinthash;Entry(inth,Kk,Vv,Entry<K,V>n){value=v;next=n;key=k;hash=h;}}2) 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:
publicLinkedHashMap(intinitialCapacity,floatloadFactor){super(initialCapacity,loadFactor);accessOrder=false;} HashMap中的相关构造方法:
publicHashMap(intinitialCapacity,floatloadFactor){if(initialCapacity<0)thrownewIllegalArgumentException("Illegalinitialcapacity:"+initialCapacity);if(initialCapacity>MAXIMUM_CAPACITY)initialCapacity=MAXIMUM_CAPACITY;if(loadFactor<=0||Float.isNaN(loadFactor))thrownewIllegalArgumentException("Illegalloadfactor:"+loadFactor);//Findapowerof2>=initialCapacityintcapacity=1;while(capacity<initialCapacity)capacity<<=1;this.loadFactor=loadFactor;threshold=(int)(capacity*loadFactor);table=newEntry[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。
voidinit(){header=newEntry<K,V>(-1,null,null,null);header.before=header.after=header;}3) 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 recordAccess(HashMap m) ,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。
HashMap.put:
publicVput(Kkey,Vvalue){if(key==null)returnputForNullKey(value);inthash=hash(key.hashCode());inti=indexFor(hash,table.length);for(Entry<K,V>e=table[i];e!=null;e=e.next){Objectk;if(e.hash==hash&&((k=e.key)==key||key.equals(k))){VoldValue=e.value;e.value=value;e.recordAccess(this);returnoldValue;}}modCount++;addEntry(hash,key,value,i);returnnull;}重写方法:
voidrecordAccess(HashMap<K,V>m){LinkedHashMap<K,V>lm=(LinkedHashMap<K,V>)m;if(lm.accessOrder){lm.modCount++;remove();addBefore(lm.header);}}
voidaddEntry(inthash,Kkey,Vvalue,intbucketIndex){//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);}}voidcreateEntry(inthash,Kkey,Vvalue,intbucketIndex){HashMap.Entry<K,V>old=table[bucketIndex];Entry<K,V>e=newEntry<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++;}privatevoidaddBefore(Entry<K,V>existingEntry){after=existingEntry;before=existingEntry.before;before.after=this;after.before=this;}
4) 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。
HashMap.containsValue:
publicbooleancontainsValue(Objectvalue){if(value==null)returncontainsNullValue();Entry[]tab=table;for(inti=0;i<tab.length;i++)for(Entrye=tab[i];e!=null;e=e.next)if(value.equals(e.value))returntrue;returnfalse;}
/*查找Map中是否包含给定的value,还是考虑到,LinkedHashMap拥有的双链表,在这里Override是为了提高迭代的效率。*/publicbooleancontainsValue(Objectvalue){//Overriddentotakeadvantageoffasteriteratorif(value==null){for(Entrye=header.after;e!=header;e=e.after)if(e.value==null)returntrue;}else{for(Entrye=header.after;e!=header;e=e.after)if(value.equals(e.value))returntrue;}returnfalse;}
/*该transfer()是HashMap中的实现:遍历整个表的各个桶位,然后对桶进行遍历得到每一个Entry,重新hash到newTable中,//放在这里是为了和下面LinkedHashMap重写该法的比较,voidtransfer(Entry[]newTable){Entry[]src=table;intnewCapacity=newTable.length;for(intj=0;j<src.length;j++){Entry<K,V>e=src[j];if(e!=null){src[j]=null;do{Entry<K,V>next=e.next;inti=indexFor(e.hash,newCapacity);e.next=newTable[i];newTable[i]=e;e=next;}while(e!=null);}}}*//***transfer()方法是其父类HashMap调用resize()的时候调用的方法,它的作用是表扩容后,把旧表中的key重新hash到新的表中。*这里从写了父类HashMap中的该方法,是因为考虑到,LinkedHashMap拥有的双链表,在这里Override是为了提高迭代的效率。*/voidtransfer(HashMap.Entry[]newTable){intnewCapacity=newTable.length;for(Entry<K,V>e=header.after;e!=header;e=e.after){intindex=indexFor(e.hash,newCapacity);e.next=newTable[index];newTable[index]=e;}}
publicVget(Objectkey){//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)returnnull;//记录访问顺序。e.recordAccess(this);returne.value;}voidrecordAccess(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);}}
/***Removesthisentryfromthelinkedlist.*/privatevoidremove(){before.after=after;after.before=before;}
/**clear链表,设置header为初始状态*/publicvoidclear(){super.clear();header.before=header.after=header;}
5) 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。
privatefinalbooleanaccessOrder;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:
publicLinkedHashMap(intinitialCapacity,floatloadFactor){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:
publicLinkedHashMap(intinitialCapacity,floatloadFactor,booleanaccessOrder){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。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。
当有新元素加入Map的时候会调用Entry的addEntry方法,会调用removeEldestEntry方法,这里就是实现LRU元素过期机制的地方,默认的情况下removeEldestEntry方法只返回false表示元素永远不过期。
/***Thisoverridealtersbehaviorofsuperclassputmethod.Itcausesnewly*allocatedentrytogetinsertedattheendofthelinkedlistand*removestheeldestentryifappropriate.*/voidaddEntry(inthash,Kkey,Vvalue,intbucketIndex){createEntry(hash,key,value,bucketIndex);//Removeeldestentryifinstructed,elsegrowcapacityifappropriateEntry<K,V>eldest=header.after;if(removeEldestEntry(eldest)){removeEntryForKey(eldest.key);}else{if(size>=threshold)resize(2*table.length);}}/***ThisoverridediffersfromaddEntryinthatitdoesn'tresizethe*tableorremovetheeldestentry.*/voidcreateEntry(inthash,Kkey,Vvalue,intbucketIndex){HashMap.Entry<K,V>old=table[bucketIndex];Entry<K,V>e=newEntry<K,V>(hash,key,value,old);table[bucketIndex]=e;e.addBefore(header);size++;}protectedbooleanremoveEldestEntry(Map.Entry<K,V>eldest){returnfalse;}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。
privatestaticfinalintMAX_ENTRIES=100;protectedbooleanremoveEldestEntry(Map.Entryeldest){returnsize()>MAX_ENTRIES;}来源:http://zhangshixi.iteye.com/blog/673789
参考:http://hi.baidu.com/yao1111yao/blog/item/3043e2f5657191f07709d7bb.html
部分修改。
使用LinkedHashMap构建LRU的Cache
http://tomyz0223.iteye.com/blog/1035686
基于LinkedHashMap实现LRU缓存调度算法原理及应用
http://woming66.iteye.com/blog/1284326
其实LinkedHashMap几乎和HashMap一样,不同的是它定义了一个Entry<K,V> header,这个header不是放在Table里,它是额外独立出来的。LinkedHashMap通过继承hashMap中的Entry<K,V>,并添加两个属性Entry<K,V> before,after,和header结合起来组成一个双向链表,来实现按插入顺序或访问顺序排序。