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Java的LinkedHashMap的實(shí)現(xiàn)原理詳解

 更新時(shí)間:2023年09月05日 11:25:14   作者:敲代碼的喬幫主  
這篇文章主要介紹了Java的LinkedHashMap的實(shí)現(xiàn)原理詳解,???LinkedHashMap是Map接口的哈希表和鏈接列表實(shí)現(xiàn),具有可預(yù)知的迭代順序,此實(shí)現(xiàn)提供所有可選的映射操作,并允許使用null值和null鍵,此類(lèi)不保證映射的順序,特別是它不保證該順序恒久不變,需要的朋友可以參考下

1. LinkedHashMap概述

LinkedHashMap是Map接口的哈希表和鏈接列表實(shí)現(xiàn),具有可預(yù)知的迭代順序。此實(shí)現(xiàn)提供所有可選的映射操作,并允許使用null值和null鍵。此類(lèi)不保證映射的順序,特別是它不保證該順序恒久不變。

LinkedHashMap實(shí)現(xiàn)與HashMap的不同之處在于,后者維護(hù)著一個(gè)運(yùn)行于所有條目的雙重鏈接列表。此鏈接列表定義了迭代順序,該迭代順序可以是插入順序或者是訪問(wèn)順序。

注意,此實(shí)現(xiàn)不是同步的。如果多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)鏈接的哈希映射,而其中至少一個(gè)線程從結(jié)構(gòu)上修改了該映射,則它必須保持外部同步。

2. LinkedHashMap的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于LinkedHashMap而言,它繼承與HashMap、底層使用哈希表與雙向鏈表來(lái)保存所有元素。

其基本操作與父類(lèi)HashMap相似,它通過(guò)重寫(xiě)父類(lèi)相關(guān)的方法,來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的鏈接列表特性。

下面我們來(lái)分析LinkedHashMap的源代碼:

Entry元素

LinkedHashMap采用的hash算法和HashMap相同,但是它重新定義了數(shù)組中保存的元素Entry,該Entry除了保存當(dāng)前對(duì)象的引用外,還保存了其上一個(gè)元素before和下一個(gè)元素after的引用,從而在哈希表的基礎(chǔ)上又構(gòu)成了雙向鏈接列表??丛创a:

/** 
 * 雙向鏈表的表頭元素。 
 */  
private transient Entry<K,V> header;  
/** 
 * LinkedHashMap的Entry元素。 
 * 繼承HashMap的Entry元素,又保存了其上一個(gè)元素before和下一個(gè)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

通過(guò)源代碼可以看出,在LinkedHashMap的構(gòu)造方法中,實(shí)際調(diào)用了父類(lèi)HashMap的相關(guān)構(gòu)造方法來(lái)構(gòu)造一個(gè)底層存放的table數(shù)組。如:

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

HashMap中的相關(guān)構(gòu)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();  
}  

我們已經(jīng)知道LinkedHashMap的Entry元素繼承HashMap的Entry,提供了雙向鏈表的功能。在上述HashMap的構(gòu)造器 中,最后會(huì)調(diào)用init()方法,進(jìn)行相關(guān)的初始化,這個(gè)方法在HashMap的實(shí)現(xiàn)中并無(wú)意義,只是提供給子類(lèi)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的初始化調(diào)用。

LinkedHashMap重寫(xiě)了init()方法,在調(diào)用父類(lèi)的構(gòu)造方法完成構(gòu)造后,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對(duì)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;  
}  

存儲(chǔ)

LinkedHashMap并未重寫(xiě)父類(lèi)HashMap的put方法,而是重寫(xiě)了父類(lèi)HashMap的put方法調(diào)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),提供了自己特有的雙向鏈接列表的實(shí)現(xiàn)。

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
    // 調(diào)用create方法,將新元素以雙向鏈表的的形式加入到映射中。  
    createEntry(hash, key, value, bucketIndex);  
    // 刪除最近最少使用元素的策略定義  
    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;  
    // 調(diào)用元素的addBrefore方法,將元素加入到哈希、雙向鏈接列表。  
    e.addBefore(header);  
    size++;  
}  
private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {  
    after  = existingEntry;  
    before = existingEntry.before;  
    before.after = this;  
    after.before = this;  
}  

讀取

LinkedHashMap重寫(xiě)了父類(lèi)HashMap的get方法,實(shí)際在調(diào)用父類(lèi)getEntry()方法取得查找的元素后,再判斷當(dāng)排序模式accessOrder為true時(shí),記錄訪問(wèn)順序,將最新訪問(wèn)的元素添加到雙向鏈表的表頭,并從原來(lái)的位置刪除。由于的鏈表的增加、刪除操作是常量級(jí)的,故并不會(huì)帶來(lái)性能的損失。

public V get(Object key) {  
    // 調(diào)用父類(lèi)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;  
    // 記錄訪問(wèn)順序。  
    e.recordAccess(this);  
    return e.value;  
}  
void recordAccess(HashMap<K,V> m) {  
    LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;  
    // 如果定義了LinkedHashMap的迭代順序?yàn)樵L問(wèn)順序,  
    // 則刪除以前位置上的元素,并將最新訪問(wèn)的元素添加到鏈表表頭。  
    if (lm.accessOrder) {  
        lm.modCount++;  
        remove();  
        addBefore(lm.header);  
    }  
}  

排序模式

LinkedHashMap定義了排序模式accessOrder,該屬性為boolean型變量,對(duì)于訪問(wèn)順序,為true;對(duì)于插入順序,則為false。

private final boolean accessOrder;  

一般情況下,不必指定排序模式,其迭代順序即為默認(rèn)為插入順序。看LinkedHashMap的構(gòu)造方法,如:

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

這些構(gòu)造方法都會(huì)默認(rèn)指定排序模式為插入順序。如果你想構(gòu)造一個(gè)LinkedHashMap,并打算按從近期訪問(wèn)最少到近期訪問(wèn)最多的順序(即訪問(wèn)順序)來(lái)保存元素,那么請(qǐng)使用下面的構(gòu)造方法構(gòu)造LinkedHashMap:

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

該哈希映射的迭代順序就是最后訪問(wèn)其條目的順序,這種映射很適合構(gòu)建LRU緩存。LinkedHashMap提供了removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest)方法,在將新條目插入到映射后,put和 putAll將調(diào)用此方法。該方法可以提供在每次添加新條目時(shí)移除最舊條目的實(shí)現(xiàn)程序,默認(rèn)返回false,這樣,此映射的行為將類(lèi)似于正常映射,即永遠(yuǎn)不能移除最舊的元素。

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,相反允許映射在其返回值的指引下進(jìn)行自我修改。如果用此映射構(gòu)建LRU緩存,則非常方便,它允許映射通過(guò)刪除舊條目來(lái)減少內(nèi)存損耗。 例如:重寫(xiě)此方法,維持此映射只保存100個(gè)條目的穩(wěn)定狀態(tài),在每次添加新條目時(shí)刪除最舊的條目。

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

到此這篇關(guān)于Java的LinkedHashMap的實(shí)現(xiàn)原理詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java的LinkedHashMap內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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