LinkedHashMap原理

LinkedHashMap是hashmap和链表的结合体,通过链表记录元素的顺序和连接关系,通过hashmap来存储数据,可以控制元素被遍历的时候输出的顺序(按访问顺序,还是按照插入顺序)。
元素被保存在一个双向链表中,默认的遍历顺序是插入顺序来遍历,通过构造函数的accessOder来控制是否按照访问顺序来遍历,
linkedHashMap总是将最近访问的元素放在队列的尾部,所以第一个元素就是最不经常访问的元素,当容量充满了时候就会将第一个元素移除。
1)get的时候将当前被访问的这个对象移动到表的最后面。
2)linkedHashmap 没有put方法,直接调用父类hashmap的put方法。
hashmap的put方法如下:

//hash(key)就是上面讲的hash方法,对其进行了第一步和第二步处理
    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }
    /**
     *
     * @param hash 索引的位置
     * @param key  键
     * @param value  值
     * @param onlyIfAbsent true 表示不要更改现有值
     * @param evict false表示table处于创建模式
     * @return
     */
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
            boolean evict) {
         Node[] tab; Node p; int n, i;
         //如果table为null或者长度为0,则进行初始化
         //resize()方法本来是用于扩容,由于初始化没有实际分配空间,这里用该方法进行空间分配,后面会详细讲解该方法
         if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
             n = (tab = resize()).length;
         //注意:这里用到了前面讲解获得key的hash码的第三步,取模运算,下面的if-else分别是 tab[i] 为null和不为null
         if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
             tab[i] = newNode(hash, key, value, null);//tab[i] 为null,直接将新的key-value插入到计算的索引i位置
         else {//tab[i] 不为null,表示该位置已经有值了
             Node e; K k;
             if (p.hash == hash &&
                 ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                 e = p;//节点key已经有值了,直接用新值覆盖
             //该链是红黑树
             else if (p instanceof TreeNode)
                 e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
             //该链是链表
             else {
                 for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                     if ((e = p.next) == null) {
                         p.next = newNode(hash, key, value, null);
                         //链表长度大于8,转换成红黑树
                         if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                             treeifyBin(tab, hash);
                         break;
                     }
                     //key已经存在直接覆盖value
                     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;//用作修改和新增快速失败
         if (++size > threshold)//超过最大容量,进行扩容
             resize();
         afterNodeInsertion(evict);
         return null;
    }

为了保证 LinkedHashMap 的迭代顺序,在添加元素时重写了的4个方法

1 newNode(hash, key, value, null);
2 putTreeVal(this, tab, hash, key, value)//newTreeNode(h, k, v, xpn)
3 afterNodeAccess(e);
4 afterNodeInsertion(evict);

1.newNode(hash, key, value, null);

HashMap.Node newNode(int hash, K key, V value, HashMap.Node e) {
        LinkedHashMap.Entry p =
                new LinkedHashMap.Entry(hash, key, value, e);
        linkNodeLast(p);
        return p;
    }

    private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry p) {
        //用临时变量last记录尾节点tail
        LinkedHashMap.Entry last = tail;
        //将尾节点设为当前插入的节点p
        tail = p;
        //如果原先尾节点为null,表示当前链表为空
        if (last == null)
            //头结点也为当前插入节点
            head = p;
        else {
            //原始链表不为空,那么将当前节点的上节点指向原始尾节点
            p.before = last;
            //原始尾节点的下一个节点指向当前插入节点
            last.after = p;
        }
    }

将当前添加的元素设为原始链表的尾结点。

2.putTreeVal(this, tab, hash, key, value)

1 TreeNode newTreeNode(int hash, K key, V value, Node next) {
2 TreeNode p = new TreeNode(hash, key, value, next);
3 linkNodeLast(p);
4 return p;
5 }

上面两个方法都是在将新添加的元素放置到链表的尾部,并维护链表节点之间的关系。

3.afterNodeAccess(e);

在 putVal 方法中,是当添加数据键值对的 key 存在时,会对 value 进行替换。然后调用 afterNodeAccess(e) 方法:

//把当前节点放到双向链表的尾部
    void afterNodeAccess(HashMap.Node e) { // move node to last
        LinkedHashMap.Entry last;
        //当 accessOrder = true 并且当前节点不等于尾节点tail。这里将last节点赋值为tail节点
        if (accessOrder && (last = tail) != e) {
            //记录当前节点的上一个节点b和下一个节点a
            LinkedHashMap.Entry p =
                    (LinkedHashMap.Entry)e, b = p.before, a = p.after;
            //释放当前节点和后一个节点的关系
            p.after = null;
            //如果当前节点的前一个节点为null
            if (b == null)
                //头节点=当前节点的下一个节点
                head = a;
            else
                //否则b的后节点指向a
                b.after = a;
            //如果a != null
            if (a != null)
                //a的前一个节点指向b
                a.before = b;
            else
                //b设为尾节点
                last = b;
            //如果尾节点为null
            if (last == null)
                //头节点设为p
                head = p;
            else {
                //否则将p放到双向链表的最后
                p.before = last;
                last.after = p;
            }
            //将尾节点设为p
            tail = p;
            //LinkedHashMap对象操作次数+1,用于快速失败校验
            ++modCount;
        }
    }

该方法是在AccessOder = true 并且插入的当前节点不等于尾结点时,该方法才生效,并且该方法的作用是将插入的节点变为尾节点,后面在get方法中也会调用。

4.afterNodeInsertion(evict);

void afterNodeInsertion(boolean evict) {     // possibly remove eldest2 LinkedHashMap.Entry first;
    if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) {
                     K key = first.key;
                     removeNode(hash(key), key, null, false, true);
         }
}

该方法用来移除最老的首节点,首先方法要能执行到if语句里面,必须 evict = true,并且 头节点不为null,并且 removeEldestEntry(first) 返回true,这三个条件必须同时满足,前面两个好理解,我们看最后这个方法条件:

1 protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
2 return false;
3 }

该方法直接返回的是 false,也就是说怎么都不会进入到 if 方法体内了,那这是这么回事呢?
这其实是用来实现 LRU(Least Recently Used,最近最少使用)Cache 时,重写的一个方法。比如在 mybatis-connector 包中,有这样一个类:

package com.mysql.jdbc.util;

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map.Entry;

public class LRUCache extends LinkedHashMap {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    protected int maxElements;

    public LRUCache(int maxSize) {
        super(maxSize, 0.75F, true);
        this.maxElements = maxSize;
    }

    protected boolean removeEldestEntry(Entry eldest) {
        return this.size() > this.maxElements;
    }
}

3)删除元素
也是调用了hashmap的remove方法

public V remove(Object key) {
        Node e;
        return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
            null : e.value;
    }
    
    final Node removeNode(int hash, Object key, Object value,
            boolean matchValue, boolean movable) {
        Node[] tab; Node p; int n, index;
        //(n - 1) & hash找到桶的位置
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
        Node node = null, e; K k; V v;
        //如果键的值与链表第一个节点相等,则将 node 指向该节点
        if (p.hash == hash &&
        ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
        node = p;
        //如果桶节点存在下一个节点
        else if ((e = p.next) != null) {
            //节点为红黑树
        if (p instanceof TreeNode)
         node = ((TreeNode)p).getTreeNode(hash, key);//找到需要删除的红黑树节点
        else {
         do {//遍历链表,找到待删除的节点
             if (e.hash == hash &&
                 ((k = e.key) == key ||
                  (key != null && key.equals(k)))) {
                 node = e;
                 break;
             }
             p = e;
         } while ((e = e.next) != null);
        }
        }
        //删除节点,并进行调节红黑树平衡
        if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                      (value != null && value.equals(v)))) {
        if (node instanceof TreeNode)
         ((TreeNode)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
        else if (node == p)
         tab[index] = node.next;
        else
         p.next = node.next;
        ++modCount;
        --size;
        afterNodeRemoval(node);
        return node;
        }
        }
        return null;
    }
void afterNodeRemoval ( HashMap.Node  e ) { // 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;
    }

当我们删除某个节点时,为了保证链表还是有序的,那么必须维护其前后节点。而该方法的作用就是维护删除节点的前后节点关系。
4)get查找元素

public V get(Object key) {
        Node e;
        if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)
            return null;
        if (accessOrder)
            afterNodeAccess(e);
        return e.value;
    }

相比于 HashMap 的 get 方法,这里多出了第 5,6行代码,当 accessOrder = true 时,即表示按照最近访问的迭代顺序,会将访问过的元素放在链表后面。
5)遍历元素
①、得到 Entry 集合,然后遍历 Entry

LinkedHashMap map = new LinkedHashMap<>();
        map.put("A","1");
        map.put("B","2");
        map.put("C","3");
        map.get("B");
        Set> entrySet = map.entrySet();
        for(Map.Entry entry : entrySet ){
            System.out.println(entry.getKey()+"---"+entry.getValue());
        }

②、迭代

1 Iterator> iterator = map.entrySet().iterator();
2 while(iterator.hasNext()){
3 Map.Entry entry = iterator.next();
4 System.out.println(entry.getKey()+"----"+entry.getValue());
5 }

LinkedHashMap原理_第1张图片
去掉红色和蓝色的虚线指针,其实就是一个HashMap。

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