• LinkedHashMap源码详解


        序言

            本来是不打算先讲map的,但是随着对set集合的认识,发现如果不先搞懂各种map,是无法理解set的。因为set集合很多的底层就是用map来存储的。比如HashSet就是用HashMap,LinkedHashSet就是用LinkedHashMap。所以打算把map讲完把。

                                          ---WZY

    一、LinkedHashMap

          先来说说它的特点,然后在一一通过分析源码来验证其实现原理

            1、能够保证插入元素的顺序。深入一点讲,有两种迭代元素的方式,一种是按照插入元素时的顺序迭代,比如,插入A,B,C,那么迭代也是A,B,C,另一种是按照访问顺序,比如,在迭代前,访问了B,那么迭代的顺序就是A,C,B,比如在迭代前,访问了B,接着又访问了A,那么迭代顺序为C,B,A,比如,在迭代前访问了B,接着又访问了B,然后在访问了A,迭代顺序还是C,B,A。要说明的意思就是不是近期访问的次数最多,就放最后面迭代,而是看迭代前被访问的时间长短决定。

            3、内部存储的元素的模型。entry是下面这样的,相比HashMap,多了两个属性,一个before,一个after。next和after有时候会指向同一个entry,有时候next指向null,而after指向entry。这个具体后面分析。

                        

            4、linkedHashMap和HashMap在存储操作上是一样的,但是LinkedHashMap多的东西是会记住在此之前插入的元素,这些元素不一定是在一个桶中,画个图。

                          

                    也就是说,对于linkedHashMap的基本操作还是和HashMap一样,在其上面加了两个属性,也就是为了记录前一个插入的元素和记录后一个插入的元素。也就是只要和hashmap一样进行操作之后把这两个属性的值设置好,就OK了。注意一点,会有一个header的实体,目的是为了记录第一个插入的元素是谁,在遍历的时候能够找到第一个元素。

                    实际上存储的样子就像上面这个图一样,这里要分清楚哦。实际上的存储方式是和hashMap一样,但是同时增加了一个新的东西就是 双向循环链表。就是因为有了这个双向循环链表,LinkedHashMap才和HashMap不一样。

            5、其他一些比如如何实现的循环双向链表,插入顺序和访问顺序如何实现的就看下面的详细讲解了。

    二、源码分析

            2.1、内部存储元素的存储结构源码和理解LinkedHashMap双向循环链表,

                        

            

    //LinkedHashMap的entry继承自HashMap的Entry。
        private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {
            // These fields comprise the doubly linked list used for iteration.
        //通过上面这句源码的解释,我们可以知道这两个字段,是用来给迭代时使用的,相当于一个双向链表,实际上用的时候,操作LinkedHashMap的entry和操作HashMap的Entry是一样的,只操作相同的四个属性,这两个字段是由linkedHashMap中一些方法所操作。所以LinkedHashMap的很多方法度是直接继承自HashMap。
    //before:指向前一个entry元素。after:指向后一个entry元素
            Entry<K,V> before, after;
        //使用的是HashMap的Entry构造
            Entry(int hash, K key, V value, HashMap.Entry<K,V> next) {
                super(hash, key, value, next);
            }
    
    //下面是维护这个双向循环链表的一些操作。在HashMap中没有这些操作,因为HashMap不需要维护,
            /**
             * Removes this entry from the linked list.
             */
    //我们知道在双向循环链表时移除一个元素需要进行哪些操作把,比如有A,B,C,将B移除,那么A.next要指向c,c.before要指向A。下面就是进行这样的操作,但是会有点绕,他省略了一些东西。
    //有的人会问,要是删除的是最后一个元素呢,那这个方法还适用吗?有这个疑问的人应该注意一下这个是双向循环链表,双向,删除哪个度适用。
    private void remove() {
          //this.before.after = this.after;
          //this.after.before = this.before; 这样看可能会更好理解,this指的就是要删除的哪个元素。
    before.after
    = after; after.before = before; } /** * Inserts this entry before the specified existing entry in the list. */
    //插入一个元素之后做的一些操作,就是将第一个元素,和最后一个元素的一些指向改变。传进来的existingEntry就是header。
    private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) { after = existingEntry; before = existingEntry.before; before.after = this; after.before = this; } /** * This method is invoked by the superclass whenever the value * of a pre-existing entry is read by Map.get or modified by Map.set. * If the enclosing Map is access-ordered, it moves the entry * to the end of the list; otherwise, it does nothing. */
    //这个方法就是我们一开始说的,accessOrder为true时,就是使用的访问顺序,访问次数最少到访问次数最多,此时要做特殊处理。处理机制就是访问了一次,就将自己往后移一位,这里就是先将自己删除了,然后在把自己添加,
    //这样,近期访问的少的就在链表的开始,最近访问的元素就会在链表的末尾。如果为false。那么默认就是插入顺序,直接通过链表的特点就能依次找到插入元素,不用做特殊处理。
    void recordAccess(HashMap<K,V> m) { LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m; if (lm.accessOrder) { lm.modCount++; remove(); addBefore(lm.header); } } void recordRemoval(HashMap<K,V> m) { remove(); } }

                  通过查看LinkedHashMap的entry,就验证了我们上面说的特性3.

            2.2、构造方法

                  有五个构造方法。

                                 

     1 //使用父类中的构造,初始化容量和加载因子,该初始化容量是指数组大小。
     2     public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
     3         super(initialCapacity, loadFactor);
     4         accessOrder = false;
     5     }
     6 //一个参数的构造
     7     public LinkedHashMap(int initialCapacity) {
     8         super(initialCapacity);
     9         accessOrder = false;
    10     }
    11 //无参构造
    12     public LinkedHashMap() {
    13         super();
    14         accessOrder = false;
    15     }
    16 //这个不用多说,用来接受map类型的值转换为LinkedHashMap
    17     public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    18         super(m);
    19         accessOrder = false;
    20     }
    21 //真正有点特殊的就是这个,多了一个参数accessOrder。存储顺序,LinkedHashMap关键的参数之一就在这个,
      //true:指定迭代的顺序是按照访问顺序(近期访问最少到近期访问最多的元素)来迭代的。 false:指定迭代的顺序是按照插入顺序迭代,也就是通过插入元素的顺序来迭代所有元素
    //如果你想指定访问顺序,那么就只能使用该构造方法,其他三个构造方法默认使用插入顺序。
    22 public LinkedHashMap(int initialCapacity, 23 float loadFactor, 24 boolean accessOrder) { 25 super(initialCapacity, loadFactor); 26 this.accessOrder = accessOrder; 27 }

            2.3、验证header的存在

    //linkedHashMap中的init()方法,就使用header,hash值为-1,其他度为null,也就是说这个header不放在数组中,就是用来指示开始元素和标志结束元素的。
        void init() {
            header = new Entry<>(-1, null, null, null);
    //一开始是自己指向自己,没有任何元素。HashMap中也有init()方法是个空的,所以这里的init()方法就是为LinkedHashMap而写的。
            header.before = header.after = header;
        }
    //在HashMap的构造方法中就会使用到init(),
        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);
    
            this.loadFactor = loadFactor;
            threshold = initialCapacity;
            init();
        }

            2.4、LinkedHashMap是如何和其父类HashMap共享一些方法的。比如,put操作等。

                1、LinkedHashMap构造方法完成后,调用put往其中添加元素,查看父类中的put源码

                    put

     1 //这个方法应该挺熟悉的,如果看了HashMap的解析的话
     2    public V put(K key, V value) {
     3     //刚开始其存储空间啥也没有,在这里初始化
     4         if (table == EMPTY_TABLE) {
     5             inflateTable(threshold);
     6         }
     7 //key为null的情况
     8         if (key == null)
     9             return putForNullKey(value);
    10 //通过key算hash,进而算出在数组中的位置,也就是在第几个桶中
    11         int hash = hash(key);
    12         int i = indexFor(hash, table.length);
    13 //查看桶中是否有相同的key值,如果有就直接用新植替换旧值,而不用在创建新的entry了
    14         for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
    15             Object k;
    16             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
    17                 V oldValue = e.value;
    18                 e.value = value;
    19                 e.recordAccess(this);
    20                 return oldValue;
    21             }
    22         }
    23 
    24         modCount++;
    25 //上面度是熟悉的东西,最重要的地方来了,就是这个方法,LinkedHashMap执行到这里,addEntry()方法不会执行HashMap中的方法,而是执行自己类中的addEntry方法,这里就要
      提一下LinkedHashMap重写HashMap中两个个关键的方法了。看下面的分析。
    26 addEntry(hash, key, value, i); 27 return null; 28 }

                    重写了void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) 和void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)

    //重写的addEntry。其中还是会调用父类中的addEntry方法,但是此外会增加额外的功能,
       void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
            super.addEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    
            // Remove eldest entry if instructed
            Entry<K,V> eldest = header.after;
            if (removeEldestEntry(eldest)) {
                removeEntryForKey(eldest.key);
            }
        }
    
    //HashMap的addEntry,就是在将元素加入桶中前判断桶中的大小或者数组的大小是否合适,总之就是做一些数组容量上的判断和hash值的问题。
        void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
            if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
                resize(2 * table.length);
                hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
                bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
            }
    //这里就是真正创建entry的时候了。也被LinkedHashMap重写了。
            createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
        }
    
    //重写的createEntry,这里要注意的是,新元素放桶中,是放第一位,而不是往后追加,所以下面方法中前面三行应该知道了
        void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
            HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];
            Entry<K,V> e = new Entry<>(hash, key, value, old);
            table[bucketIndex] = e;
    //这个方法的作用就是将e放在双向循环链表的末尾,需要将一些指向进行修改的操作。。 e.addBefore(header); size
    ++; }

                  到这里,应该就对LinkedHashMap的存储过程有一定的了解了。并且也应该知道是如何存储的了。存储时有何特殊之处。

      

           2.5、来看看迭代器的使用。对双向循环链表的遍历操作。但是这个迭代器是abstract的,不能直接被对象所用,但是能够间接使用,就是通过keySet().interator(),就是使用的这个迭代器

    //这个也非常简单,无非就是对双向循环链表进行遍历。
        private abstract class LinkedHashIterator<T> implements Iterator<T> {
        //先拿到header的after指向的元素,也就是第一个元素。
            Entry<K,V> nextEntry    = header.after;
        //记录前一个元素是谁,因为刚到第一个元素,第一个元素之前的元素理论上就是null。实际上是指向最后一个元素的。知道就行。
            Entry<K,V> lastReturned = null;
    
            /**
             * The modCount value that the iterator believes that the backing
             * List should have.  If this expectation is violated, the iterator
             * has detected concurrent modification.
             */
            int expectedModCount = modCount;
    
        //判断有没有到循环链表的末尾,就看元素的下一个是不是header。
            public boolean hasNext() {
                return nextEntry != header;
            }
        //移除操作,也就一些指向问题
            public void remove() {
                if (lastReturned == null)
                    throw new IllegalStateException();
                if (modCount != expectedModCount)
                    throw new ConcurrentModificationException();
        
                LinkedHashMap.this.remove(lastReturned.key);
                lastReturned = null;
                expectedModCount = modCount;
            }
    //下一个元素。一些指向问题,度是双向循环链表中的操作。
            Entry<K,V> nextEntry() {
                if (modCount != expectedModCount)
                    throw new ConcurrentModificationException();
                if (nextEntry == header)
                    throw new NoSuchElementException();
    
                Entry<K,V> e = lastReturned = nextEntry;
                nextEntry = e.after;
                return e;
            }
        }    

            keySet()是如何间接使用了LinkedHashIterator的

                  hashMap中的keySet()

                        

                  找到newKeyIterator()

                      

                  是LinkedHashMap对象调用的,而LinkedHashMap中重写了KeyIterator方法,所以就这样间接的使用了LinkedHashIterator迭代器

                      

           2.6、看看迭代时使用访问顺序如何实现的,其实关键也就是在哪个recordAccess方法,来看看流程

              linkedHashMap中有get方法,不会使用父类中的get方法

        public V get(Object key) {
            Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);
            if (e == null)
                return null;
    //关键的就是这个方法
            e.recordAccess(this);
            return e.value;
        }
    //这个方法在上面已经分析过了,如果accessOrder为true,那么就会用访问顺序。if条件下的语句会执行,作用就是将最近访问的元素放链表的末尾。
            void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
                LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;
                if (lm.accessOrder) {
                    lm.modCount++;
                    remove();
                    addBefore(lm.header);
                }
            }

          2.7、使用默认的插入顺序就不用多分析了,也就是上面这个if下的代码不生效,就会使用插入顺序。



    三、验证LinkedHashMap的功能

          注意、map是不能够只能拿到迭代器的,只能够拿到keySet().iterator(); 也就是说迭代器是不能够迭代map的,到时能够间接的使用迭代器。就比如先拿到key的迭代器,然后在通过key找到对应的value值,或者直接用values()方法,拿到所有的map的value。values()方法的底层也是使用的迭代器。

          1、使用访问顺序,结果确实是如我们所预期那样

                  

            注意:如果使用for循环来遍历,肯定就不是这个结果了,原因是for循环是按照key值的顺序来查找的呀,从1到6,这里如果需要验证访问顺序,就必须使用迭代器,而map使用迭代器有两种方式,一种就是我上面所用的使values(),另一种是使用keySet().Iterator();自己可以尝试一下。

    四、总结

          1、知道LinkedHashMap的实现原理。

               1.1、实现原理,跟HashMap一模一样。HashMap有的特性,LinkedHashMap基本上都有。

               1.2、具体的存储实现,就看一开始的那两张图。虽然第二张画得比较乱,但是仔细去看,就能够弄懂其中的道理。

          2、知道LinkedHashMap迭代的访问顺序和插入顺序

               2.1、关键属性accessOrder

               2.2、关键方法recordAccess

          3、知道LinekdHashMap和HashMap的区别。

                3.1、LinkedHashMap是HashMap的子类,实现的原理跟HashMap差不多,唯一的区别就是LinkedHashMap多了一个双向循环链表。

                3.2、因为有双向循环列表,所以LinkedHashMap能够记录插入元素的顺序,而HashMap不能,

          4、map使用迭代的两种方式,知道其内部是如何使用迭代器的。

              keySet().iterator()

              values()

  • 相关阅读:
    [Angularjs]视图和路由(一)
    [Angularjs]ng-show和ng-hide
    解决UNIGUI字体太小的问题
    [FireDAC][Phys][MySQL] MySQL server has gone away
    unidbgrid列排序
    在盒子(2CCC)的日子
    咏南MORMOT中间件免费开源
    unidbgrid单元格操作
    国内安卓软件的恶劣环境
    DELPHI纤程的演示
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/whgk/p/6169622.html
Copyright © 2020-2023  润新知