1. 程式人生 > >《Java程式效能優化》學習筆記之HashMap和LinkedHashMap

《Java程式效能優化》學習筆記之HashMap和LinkedHashMap

1.HashMap沒啥可說的

2.LinkedHashMap是HashMap的子類,在HashMap的基礎上加了一個連結串列,每次put元素都會往連結串列上加節點。

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor,boolean accessOrder):   accessOrder為true的時候按照元素最後訪問時間排序(LRU演算法:最近最久使用),為false則是按照插入順序排序,預設為false.

LinkedHashMap 的get和put方法對HashMap加了些改動,會調整LinkedHashMap的連結串列結構。

以下摘自http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/37867985

 關於LinkedHashMap的原始碼,給出以下幾點比較重要的總結:

    1、從原始碼中可以看出,LinkedHashMap中加入了一個head頭結點,將所有插入到該LinkedHashMap中的Entry按照插入的先後順序依次加入到以head為頭結點的雙向迴圈連結串列的尾部。


    實際上就是HashMap和LinkedList兩個集合類的儲存結構的結合。在LinkedHashMapMap中,所有put進來的Entry都儲存在如第一個圖所示的雜湊表中,但它又額外定義了一個以head為頭結點的空的雙向迴圈連結串列

,每次put進來Entry,除了將其儲存到對雜湊表中對應的位置上外,還要將其插入到雙向迴圈連結串列的尾部。

    2、LinkedHashMap由於繼承自HashMap,因此它具有HashMap的所有特性,同樣允許key和value為null。

    3、注意原始碼中的accessOrder標誌位,當它false時,表示雙向連結串列中的元素按照Entry插入LinkedHashMap到中的先後順序排序,即每次put到LinkedHashMap中的Entry都放在雙向連結串列的尾部,這樣遍歷雙向連結串列時,Entry的輸出順序便和插入的順序一致,這也是預設的雙向連結串列的儲存順序;當它為true時,表示雙向連結串列中的元素按照訪問的先後順序排列

,可以看到,雖然Entry插入連結串列的順序依然是按照其put到LinkedHashMap中的順序,但put和get方法均有呼叫recordAccess方法(put方法在key相同,覆蓋原有的Entry的情況下呼叫recordAccess方法),該方法判斷accessOrder是否為true,如果是,則將當前訪問的Entry(put進來的Entry或get出來的Entry)移到雙向連結串列的尾部(key不相同時,put新Entry時,會呼叫addEntry,它會呼叫creatEntry,該方法同樣將新插入的元素放入到雙向連結串列的尾部,既符合插入的先後順序,又符合訪問的先後順序,因為這時該Entry也被訪問了),否則,什麼也不做。

    4、注意構造方法,前四個構造方法都將accessOrder設為false,說明預設是按照插入順序排序的,而第五個構造方法可以自定義傳入的accessOrder的值,因此可以指定雙向迴圈連結串列中元素的排序規則,一般要用LinkedHashMap實現LRU演算法,就要用該構造方法,將accessOrder置為true。

    5、LinkedHashMap並沒有覆寫HashMap中的put方法,而是覆寫了put方法中呼叫的addEntry方法和recordAccess方法,我們回過頭來再看下HashMap的put方法:

  1. // 將“key-value”新增到HashMap中    
  2. public V put(K key, V value) {      
  3.     // 若“key為null”,則將該鍵值對新增到table[0]中。    
  4.     if (key == null)      
  5.         return putForNullKey(value);      
  6.     // 若“key不為null”,則計算該key的雜湊值,然後將其新增到該雜湊值對應的連結串列中。    
  7.     int hash = hash(key.hashCode());      
  8.     int i = indexFor(hash, table.length);      
  9.     for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {      
  10.         Object k;      
  11.         // 若“該key”對應的鍵值對已經存在,則用新的value取代舊的value。然後退出!    
  12.         if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {      
  13.             V oldValue = e.value;      
  14.             e.value = value;      
  15.             e.recordAccess(this);      
  16.             return oldValue;      
  17.         }      
  18.     }      
  19.     // 若“該key”對應的鍵值對不存在,則將“key-value”新增到table中    
  20.     modCount++;    
  21.     //將key-value新增到table[i]處  
  22.     addEntry(hash, key, value, i);      
  23.     returnnull;      
  24. }      
    當要put進來的Entry的key在雜湊表中已經在存在時,會呼叫recordAccess方法,當該key不存在時,則會呼叫addEntry方法將新的Entry插入到對應槽的單鏈表的頭部。

    我們先來看recordAccess方法:

  1. //覆寫HashMap中的recordAccess方法(HashMap中該方法為空),
  2. //當呼叫父類的put方法,在發現插入的key已經存在時,會呼叫該方法,
  3. //呼叫LinkedHashmap覆寫的get方法時,也會呼叫到該方法,
  4. //該方法提供了LRU演算法的實現,它將最近使用的Entry放到雙向迴圈連結串列的尾部,
  5. //accessOrder為true時,get方法會呼叫recordAccess方法
  6. //put方法在覆蓋key-value對時也會呼叫recordAccess方法
  7. //它們導致Entry最近使用,因此將其移到雙向連結串列的末尾
  8.       void recordAccess(HashMap<K,V> m) {  
  9.           LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;  
  10.     //如果連結串列中元素按照訪問順序排序,則將當前訪問的Entry移到雙向迴圈連結串列的尾部,
  11.     //如果是按照插入的先後順序排序,則不做任何事情。
  12.           if (lm.accessOrder) {  
  13.               lm.modCount++;  
  14.         //移除當前訪問的Entry
  15.               remove();  
  16.         //將當前訪問的Entry插入到連結串列的尾部
  17.               addBefore(lm.header);  
  18.           }  
  19.       }  
    該方法會判斷accessOrder是否為true,如果為true,它會將當前訪問的Entry(在這裡指put進來的Entry)移動到雙向迴圈連結串列的尾部,從而實現雙向連結串列中的元素按照訪問順序來排序(最近訪問的Entry放到連結串列的最後,這樣多次下來,前面就是最近沒有被訪問的元素,在實現、LRU演算法時,當雙向連結串列中的節點數達到最大值時,將前面的元素刪去即可,因為前面的元素是最近最少使用的),否則什麼也不做。
    再來看addEntry方法:
  1. //覆寫HashMap中的addEntry方法,LinkedHashmap並沒有覆寫HashMap中的put方法,
  2. //而是覆寫了put方法所呼叫的addEntry方法和recordAccess方法,
  3. //put方法在插入的key已存在的情況下,會呼叫recordAccess方法,
  4. //在插入的key不存在的情況下,要呼叫addEntry插入新的Entry
  5.    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
  6.     //建立新的Entry,並插入到LinkedHashMap中
  7.        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);  
  8.        //雙向連結串列的第一個有效節點(header後的那個節點)為近期最少使用的節點
  9.        Entry<K,V> eldest = header.after;  
  10.     //如果有必要,則刪除掉該近期最少使用的節點,
  11.     //這要看對removeEldestEntry的覆寫,由於預設為false,因此預設是不做任何處理的。
  12.        if (removeEldestEntry(eldest)) {  
  13.            removeEntryForKey(eldest.key);  
  14.        } else {  
  15.         //擴容到原來的2倍
  16.            if (size >= threshold)  
  17.                resize(2 * table.length);  
  18.        }  
  19.    }  
  20.    void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
  21.     //建立新的Entry,並將其插入到陣列對應槽的單鏈表的頭結點處,這點與HashMap中相同
  22.        HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];  
  23.     Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(hash, key, value, old);  
  24.        table[bucketIndex] = e;  
  25.     //每次插入Entry時,都將其移到雙向連結串列的尾部,
  26.     //這便會按照Entry插入LinkedHashMap的先後順序來迭代元素,
  27.     //同時,新put進來的Entry是最近訪問的Entry,把其放在連結串列末尾 ,符合LRU演算法的實現
  28.        e.addBefore(header);  
  29.        size++;  
  30.    }  
    同樣是將新的Entry插入到table中對應槽所對應單鏈表的頭結點中,但可以看出,在createEntry中,同樣把新put進來的Entry插入到了雙向連結串列的尾部,從插入順序的層面來說,新的Entry插入到雙向連結串列的尾部,可以實現按照插入的先後順序來迭代Entry,而從訪問順序的層面來說,新put進來的Entry又是最近訪問的Entry,也應該將其放在雙向連結串列的尾部。

    上面還有個removeEldestEntry方法,該方法如下:

  1. //該方法是用來被覆寫的,一般如果用LinkedHashmap實現LRU演算法,就要覆寫該方法,
  2.     //比如可以將該方法覆寫為如果設定的記憶體已滿,則返回true,這樣當再次向LinkedHashMap中put
  3.     //Entry時,在呼叫的addEntry方法中便會將近期最少使用的節點刪除掉(header後的那個節點)。
  4.     protectedboolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {  
  5.         returnfalse;  
  6.     }  
  7. }  
該方法預設返回false,我們一般在用LinkedHashMap實現LRU演算法時,要覆寫該方法,一般的實現是,當設定的記憶體(這裡指節點個數)達到最大值時,返回true,這樣put新的Entry(該Entry的key在雜湊表中沒有已經存在)時,就會呼叫removeEntryForKey方法,將最近最少使用的節點刪除(head後面的那個節點,實際上是最近沒有使用)。
    6、LinkedHashMap覆寫了HashMap的get方法:
  1. //覆寫HashMap中的get方法,通過getEntry方法獲取Entry物件。
  2. //注意這裡的recordAccess方法,
  3. //如果連結串列中元素的排序規則是按照插入的先後順序排序的話,該方法什麼也不做,
  4. //如果連結串列中元素的排序規則是按照訪問的先後順序排序的話,則將e移到連結串列的末尾處。
  5.    public V get(Object key) {  
  6.        Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);  
  7.        if (e == null)  
  8.            returnnull;  
  9.        e.recordAccess(this);  
  10.        return e.value;  
  11.    }  
    先取得Entry,如果不為null,一樣呼叫recordAccess方法,上面已經說得很清楚,這裡不在多解釋了。

    7、最後說說LinkedHashMap是如何實現LRU的。首先,當accessOrder為true時,才會開啟按訪問順序排序的模式,才能用來實現LRU演算法。我們可以看到,無論是put方法還是get方法,都會導致目標Entry成為最近訪問的Entry,因此便把該Entry加入到了雙向連結串列的末尾(get方法通過呼叫recordAccess方法來實現,put方法在覆蓋已有key的情況下,也是通過呼叫recordAccess方法來實現,在插入新的Entry時,則是通過createEntry中的addBefore方法來實現),這樣便把最近使用了的Entry放入到了雙向連結串列的後面,多次操作後,雙向連結串列前面的Entry便是最近沒有使用的,這樣當節點個數滿的時候,刪除的最前面的Entry(head後面的那個Entry)便是最近最少使用的Entry。