双列集合---LinkedHashMap实现类

LinkedHashMap 是 Java 集合框架中的一个重要类，继承自 HashMap，并在其基础上增加了双向链表来维护元素的插入顺序或访问顺序，其实参考Set系列中LinkedHashSet就知道了，LinkedHashMap和HashMap不同的地方就在键值的存储数据结构是不一样，除了这点不同其他的完全一样；

其实这些集合的功能大同小异，只是底层实现的数据结构不同使得他们的用途不相同，但对于使用者来讲方法这没有什么不一样，只是他们适合的场合不同；

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1. 特点

1. 有序性：

• • LinkedHashMap 保留了元素的插入顺序或访问顺序，这是它与 HashMap 的主要区别。
  • 默认按插入顺序排序，也可以配置为按访问顺序排序（最近访问的元素会排在最后）。

1. 基于哈希表：

• • 继承自 HashMap，底层仍然是哈希表，支持高效的查找、插入和删除操作，平均时间复杂度为 O(1)。

1. 双向链表：

• • 通过双向链表维护元素的顺序，链表中的每个节点包含前驱和后继指针。

1. 允许 null 键值：

• • 与 HashMap 一样，LinkedHashMap 允许键和值为 null。

1. 非线程安全：

• • LinkedHashMap 不是线程安全的，多线程环境下需要额外同步。

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2. 工作原理

1. 哈希表：

• • 与 HashMap 相同，LinkedHashMap 通过哈希表存储键值对，使用哈希函数计算索引位置。

1. 双向链表：

• • 在哈希表的基础上，LinkedHashMap 增加了一个双向链表，用于维护元素的顺序。
  • 每个 Entry 节点（继承自 HashMap.Node）包含 before 和 after 指针，指向链表中的前驱和后继节点。

1. 插入顺序：

• • 默认情况下，新元素会添加到链表的末尾，保留插入顺序。

1. 访问顺序：

• • 如果 LinkedHashMap 配置为按访问顺序排序（通过构造函数 accessOrder=true），每次访问（调用 get() 或 put()）一个元素时，该元素会被移动到链表的末尾。

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3. 常用方法

以下是 LinkedHashMap 中常用的方法：

方法签名	功能描述
V get(Object key)	根据键获取对应的值，未找到返回 null。
V put(K key, V value)	添加键值对，如果键已存在则更新值。
V remove(Object key)	根据键删除键值对，返回被删除的值。
boolean containsKey(Object key)	判断是否包含指定键。
boolean containsValue(Object v)	判断是否包含指定值。
Set keySet()	返回所有键的集合。
Collection values()	返回所有值的集合。
Set> entrySet()	返回所有键值对的集合。
void clear()	清空所有键值对。
int size()	返回键值对的数量。

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4. 使用示例

以下是一个简单的 LinkedHashMap 使用示例：

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

public class LinkedHashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建LinkedHashMap
        Map map = new LinkedHashMap<>();

        // 按插入顺序添加键值对
        map.put("Apple", 10);
        map.put("Banana", 5);
        map.put("Orange", 8);

        // 获取值
        System.out.println("Apple的库存: " + map.get("Apple")); // 输出: 10

        // 遍历键值对（按插入顺序）
        for (Map.Entry entry : map.entrySet()) {
            System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());
        }
    }
}

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5. 配置访问顺序

通过构造函数 accessOrder=true，可以将 LinkedHashMap 配置为按访问顺序排序：

Map map = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true);
map.put("Apple", 10);
map.put("Banana", 5);
map.put("Orange", 8);

// 访问元素
map.get("Apple"); // 访问Apple
map.get("Banana"); // 访问Banana

// 遍历键值对（按访问顺序）
for (Map.Entry entry : map.entrySet()) {
    System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());
}
// 输出: Orange=8, Apple=10, Banana=5

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6. 注意事项

1. 内存开销：

• • 由于维护双向链表，LinkedHashMap 的内存开销比 HashMap 更大。

1. 线程安全问题：

• • LinkedHashMap 不是线程安全的，多线程环境下需要额外同步，或使用 Collections.synchronizedMap() 包装。

1. 适用场景：

• • 需要保留插入顺序或访问顺序的场景，如实现 LRU 缓存。

1. LRU 缓存实现：

• • 通过重写 removeEldestEntry() 方法，可以实现一个固定大小的 LRU（最近最少使用）缓存。

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7. 与 HashMap 的对比

特性	LinkedHashMap	HashMap
有序性	保留插入顺序或访问顺序	无序
底层实现	哈希表 + 双向链表	哈希表
内存开销	较大	较小
性能	略低于 HashMap	更高
适用场景	需要保留顺序的场景	快速查找、插入和删除

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总结

LinkedHashMap 是 HashMap 的扩展，通过双向链表实现了有序性。它适用于需要保留插入顺序或访问顺序的场景，如实现 LRU 缓存。理解其工作原理和配置方法，可以帮助开发者更好地在实际项目中应用 LinkedHashMap。