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LinkedHashMap原始碼分析與LRU實現

阿新 • • 發佈：2019-01-11

LinkedHashMap可認為是雜湊表和連結列表綜合實現，並允許使用null值和null鍵。LinkedHashMap實現與HashMap的不同之處在於，LinkedHashMap維護著一個運行於所有條目的雙重連結列表。此連結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順序。 LinkedHashMap的實現不是同步的。如果多個執行緒同時訪問LinkedHashMap，而其中至少一個執行緒從結構上修改了該對映，則它必須保持外部同步。

1.LinkedHashMap的儲存結構  


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（accessOrder標誌位預設為false）依次加入到以head為頭結點的雙向迴圈連結串列的尾部。

LinkedHashMap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。

下面我們來分析LinkedHashMap的原始碼。

2.LinkedHashMap成員變數

LinkedHashMap採用的hash演算法和HashMap相同，但它重新定義了陣列中儲存的元素Entry，該Entry除了儲存當前物件的引用外，還儲存了其上一個元素before和下一個元素after的引用

，從而在雜湊表的基礎上又構成了雙向連結列表。

  1. 1.//雙向迴圈連結串列的頭結點，整個LinkedHashMap中只有一個header，  
  2. 2.//（此連結串列不同於HashMap裡面的那個next連結串列）  
  3. 3.//它將雜湊表中所有的Entry貫穿起來，header中不儲存key-value對，只儲存前後節點的引用  
  4. 4.   privatetransient Entry<K,V> header;    
  5. 5.    
  6. 6.//雙向連結串列中元素排序規則的標誌位。  
  7. 7.//accessOrder為false，表示按插入順序排序  
  8. 8.//accessOrder為true，表示按訪問順序排序  
  9. 9.    privatefinalboolean accessOrder;    
  10. 10.    
  11. 11.    
  12. 12. /**   
  13. 13. * LinkedHashMap的Entry元素。   
  14. 14. * 繼承HashMap的Entry元素，又儲存了其上一個元素before和下一個元素after的引用。   
  15. 15. */
  16. 16.privatestaticclass Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {      
  17. 17.    Entry<K,V> before, after;      
  18. 18.    ……  //Entry類涉及到的方法，下面會繼續分析  
  19. 19.}    

3.建構函式

LinkedList一共提供了五個構造方法。

  1. 1.// 構造方法1，構造一個指定初始容量和載入因子的、按照插入順序的LinkedList  
  2. 2.//載入因子取預設的0.75f    
  3. 3.    
  4. 4.public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {    
  5. 5.    super(initialCapacity, loadFactor);    
  6. 6.    accessOrder = false;    
  7. 7.}    
  8. 8.    
  9. 9.// 構造方法2，構造一個指定初始容量的LinkedHashMap，取得鍵值對的順序是插入順序  
  10. 10.//載入因子取預設的0.75f    
  11. 11.    
  12. 12.public LinkedHashMap(int initialCapacity) {    
  13. 13.    super(initialCapacity);    
  14. 14.    accessOrder = false;    
  15. 15.}    
  16. 16.    
  17. 17.// 構造方法3，用預設的初始化容量和載入因子建立一個LinkedHashMap，取得鍵值對的順序是插入順序  
  18. 18.//載入因子取預設的0.75f    
  19. 19.    
  20. 20.public LinkedHashMap() {    
  21. 21.    super();    
  22. 22.    accessOrder = false;    
  23. 23.}    
  24. 24.    
  25. 25.// 構造方法4，通過傳入的map建立一個LinkedHashMap，容量為預設容量（16）和  
  26. 26.//(map.zise()/DEFAULT_LOAD_FACTORY)+1的較大者，載入因子為預設值0.75  
  27. 27.    
  28. 28.public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {    
  29. 29.    super(m);    
  30. 30.    accessOrder = false;    
  31. 31.}    
  32. 32.    
  33. 33.// 構造方法5，根據指定容量、載入因子和指定連結串列中的元素排序的規則  建立一個LinkedHashMap  
  34. 34.public LinkedHashMap(int initialCapacity,    
  35. 35.             float loadFactor,    
  36. 36.                         boolean accessOrder) {    
  37. 37.    super(initialCapacity, loadFactor);    
  38. 38.    this.accessOrder = accessOrder;    
  39. 39.}    

我們已經知道LinkedHashMap的Entry元素繼承HashMap的Entry，提供了雙向連結串列的功能。在HashMap的構造器中，最後會呼叫init()方法，進行相關的初始化，這個方法在HashMap的實現中是空方法(感嘆模板模式的精妙！)，只是提供給子類實現相關的初始化呼叫。LinkedHashMap重寫了init()方法，在呼叫父類的構造方法完成構造後，進一步實現了對其元素Entry的初始化操作。分析init()方法，的確是對header進行了初始化，並構造成一個雙向迴圈連結串列（和LinkedList的儲存結構是一樣的）。

  1. 1.void init() {    
  2. 2.    header = new Entry<K,V>(-1, null, null, null);    
  3. 3.    header.before = header.after = header;    
  4. 4.}    

4.元素儲存

LinkedHashMap重寫了父類HashMap的put方法呼叫的子方法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連結列表的實現。

  1. 1.//覆寫HashMap中的addEntry方法，LinkedHashmap並沒有覆寫HashMap中的put方法，  
  2. 2.    //而是覆寫了put方法所呼叫的addEntry方法和recordAccess方法，  
  3. 3.    //put方法在插入的key已存在的情況下，會呼叫recordAccess方法，  
  4. 4.    //在插入的key不存在的情況下，要呼叫addEntry插入新的Entry  
  5. 5.void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {    
  6. 6.    //建立新的Entry，並插入到LinkedHashMap中  
  7. 7.    createEntry(hash, key, value, bucketIndex);    
  8. 8.    
  9. 9.    //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  
  10. 10.    Entry<K,V> eldest = header.after;    
  11. 11.    //如果有必要，則刪除掉該近期最少使用的節點，  
  12. 12.    //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。  

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