一、前言

HashMap 详解以及源码分析 这篇文章中,对 HashMap 的实现原理进行了比较深入的分析。而在 HashMap 大家族中,另一个重要的且常常被拿来比较的类 LinkedHashMap 也非常的重要。相比较 HashMap,其最大的特点是其默认按插入顺序进行排序。

在阅读这篇文章之前,建义先过一遍 HashMap 详解以及源码分析。正如 LinkedHashMap 是继承自 HashMap 一样,这篇文章也是基于 HashMap 进行分析。

二、代码分析

1. demo 及其简析

LinkedHashMap<String,String> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();
    linkedHashMap.put(null,<span class="hljs-string">"北京"</span>);
    linkedHashMap.put(<span class="hljs-string">"beijing"</span>,<span class="hljs-string">"北京"</span>);
    linkedHashMap.put(<span class="hljs-string">"shanghai"</span>,<span class="hljs-string">"上海"</span>);
    linkedHashMap.put(<span class="hljs-string">"tianjin"</span>,<span class="hljs-string">"天津"</span>);
    linkedHashMap.put(<span class="hljs-string">"hangzhou"</span>,<span class="hljs-string">"杭州"</span>);
    linkedHashMap.put(<span class="hljs-string">"changsha"</span>,<span class="hljs-string">"长沙"</span>);
    linkedHashMap.put(<span class="hljs-string">"wuhan"</span>,<span class="hljs-string">"武汉"</span>);
    linkedHashMap.put(<span class="hljs-string">"guangzhou"</span>,<span class="hljs-string">"广州"</span>);
    linkedHashMap.put(<span class="hljs-string">"shenzhen"</span>,<span class="hljs-string">"深圳"</span>);

    Set&lt;LinkedHashMap.Entry&lt;String,String&gt;&gt; sets = linkedHashMap.entrySet();
    <span class="hljs-keyword">for</span> (LinkedHashMap.Entry&lt;String,String&gt; <span class="hljs-built_in">set</span> : sets) {
        Log.d(TAG, <span class="hljs-string">"linkedHashMapSample: key = "</span> + set.getKey() + <span class="hljs-string">";value = "</span> + set.getValue());
    }
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demo 运行结果

linkedHashMapSample: key = null;value = 北京
linkedHashMapSample: key = beijing;value = 北京
linkedHashMapSample: key = shanghai;value = 上海
linkedHashMapSample: key = tianjin;value = 天津
linkedHashMapSample: key = hangzhou;value = 杭州
linkedHashMapSample: key = changsha;value = 长沙
linkedHashMapSample: key = wuhan;value = 武汉
linkedHashMapSample: key = guangzhou;value = 广州
linkedHashMapSample: key = shenzhen;value = 深圳
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从运行结果可以看出,LinkedHashMap 输出的结果的顺序与其 put 时的顺序时一致的。

2. 源码分析

LinkedHashMap 的类图结果在分析 HashMap 的时候已经有了解过,这里再复习一下 Map 大家族。

Map大家族简版.jpg

  • LinkedHashMap 的初始化
public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        super(initialCapacity, loadFactor);
        accessOrder = false;
    }
public LinkedHashMap(int initialCapacity) {
        super(initialCapacity);
        accessOrder = false;
    }
public LinkedHashMap() {
        super();
        accessOrder = false;
    }
public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        super();
        accessOrder = false;
        putMapEntries(m, false);
    }
public LinkedHashMap(int initialCapacity,
                         float loadFactor,
                         boolean accessOrder) {
        super(initialCapacity, loadFactor);
        this.accessOrder = accessOrder;
    }
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LinkedHashMap 根据参数的不同重载了 5 个不同的构造方法,但其作用基本相同,只是赋值一些默认值而已,如初始容量,负载因子以及是否按访问排序,其默认是按插入排序的。

  • LinkedHashMap 插入元素 put() 方法 LinkedHashMap 本身并没有实现,是共用父类 HashMap 的,也就是这个 put 方法是来自于 HashMap 的。在分析 HashMap 的时候已经了解,put()又是进一步调用了 putVal() 方法,下面简单来过一下 putVal() 方法。
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    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;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }
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putVal()里面作的事情比较多,这里也再来复习一下。 (1) 通过对 hash(key) 计算出来的 hash 值,计算出散列 index。

(2) 如果没碰撞冲突直接放到 table 里。

(3) 如果碰撞冲突了,先以链表的形式解决冲突,并把新的 node 插入到链尾。

(4) 如果碰撞冲突导致链表过长 (>= TREEIFY_THRESHOLD),就把链表转换成红黑树,提高查询效率。

(5) 如果节点已经存在,即 key 的 hash() 值相等且 key 的内容相等,就替换 old value,从而保证 key 的唯一性。

(6) 如果 table 满了 (> load factor*capacity),就要扩容 resize()。

这里 LinkedHashMap 差异的地方在于创建新的 Node,也就是 Entry,而 LinkedHashMap 的 Entry 也是不一样的,其有自己定义的 LinkedHashMapEntry。

    static class LinkedHashMapEntry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
        LinkedHashMapEntry<K,V> before, after;
        LinkedHashMapEntry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            super(hash, key, value, next);
        }
    }
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LinkedHashMapEntry 继承自 HashMap.Node,在经基本上其增加了 before 以及 after 两个指针,以此便可以构造出一个双向链表。再来看看它的 newNode() 实现便可以知道它是如何构建双向链表的了。

    Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> e) {
        LinkedHashMapEntry<K,V> p =
            new LinkedHashMapEntry<K,V>(hash, key, value, e);
        linkNodeLast(p);
        return p;
    }
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这里有个关键的调用 linkNodeLast() 方法。

private void linkNodeLast(LinkedHashMapEntry<K,V> p) {
        LinkedHashMapEntry<K,V> last = tail;
        tail = p;
        if (last == null)
            head = p;
        else {
            p.before = last;
            last.after = p;
        }
    }
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先取出 tial 指针,再令当前节点为 tial 指针,然后当前指针指向 tial 指针,tail 指针又指向当前指针。意思就是当前的 tail 指针与当前指针 p 建立起前后指向关系,然后令当前的 p 指针为 tail 指针,从而便构造出了双向链表。

  • LinkedHashMap 获取元素 get()方法与 remove() 方法 LinkedHashMap 的 get()方法与 remove() 方法基本与 HashMap 是一致的,只是在 remove() 时注意还要从 LinkedHashMapEntry 所构成的双向链表中将其也一并移除。

  • LinkedHashMap 的遍历 在分析 HashMap 的时候我们知道,遍历最主要的实现在集合自己所实现的 Iterator 中,而 Iterator 中最关键的又在 nextNode() 方法中。

final LinkedHashMapEntry<K,V> nextNode() {
            LinkedHashMapEntry<K,V> e = next;
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            if (e == null)
                throw new NoSuchElementException();
            current = e;
            next = e.after;
            return e;
        }
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从代码里可以看出,这就是对一个链接进行遍历的基本操作了,这里根本就不需要考虑到 key 以及 value 本身是如何存储的,而只是通过链表进行基本的遍历就可以了。

三、总结

在了解了 HashMap 的原理后,再来看 LinkedHashMap 的话是非常简单的。LinkedHashMap 是继承自 HashMap 的,所以 LinkedHashMap 包含了 HashMap 所有的功能以及特性。而在此基础上,LinkedHashMap 又将每个 LinkedHashMapEntry 链接成了一个双向链表。而我们之所以能得到一个有序的结果输出,其原因就在于其 Iterator 的实现。我们对 LinkedHashMap 的遍历就是对 LinkedHashMapEntry 所构成的链表进行遍历。默认情况下,链表就是按照插入顺序进行构造的,新插入的结点都会被放到 tial,这也就是自然保证了插入时的顺序了。

最后,感谢你能读到并读完此文章,如果分析的过程中存在错误或者疑问都欢迎留言讨论。如果我的分享能够帮助到你,还请记得帮忙点个赞吧,谢谢。

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