Java基础_LinkedHashMap源码分析

Java基础_LinkedHashMap源码分析
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本文主要从如下几点学习LinkedHashMap

  • LinkedHashMap是啥
  • 代码实操
  • 原理分析
  • 图的形式展示双向列表
LinkedHashMap是啥
  • 继承 HashMap实现了Map接口的散列表,HashMap本身是数组加单向链表
  • 数据结构:HashMap+双向链表;HashMap的数据结构是(数组+单向链表+(红黑树))
  • 是根据插入或者访问顺序实现有序输出的HashMap,线程不安全的,允许key为null,value为null
代码实操
  • put 、get、forEach
    LinkedHashMap linkedMap = new LinkedHashMap<>(); linkedMap.put(1, "index1"); linkedMap.put(3, "index3"); linkedMap.put(5, "index5"); linkedMap.put(4, "index4"); System.out.println("key == 3" + linkedMap.get(3)); linkedMap.forEach((k, v) -> { System.out.println("k == " + k + ", v == " + v); }); // 运行结果 key == 3 index3 k == 1, v == index1 k == 3, v == index3 k == 5, v == index5 k == 4, v == index4// 构造函数 打开按访问顺序排列 LinkedHashMap linkedMap = new LinkedHashMap<>(5,0.75f,true); linkedMap.put(1, "index1"); linkedMap.put(3, "index3"); linkedMap.put(5, "index5"); linkedMap.put(4, "index4"); System.out.println("key == 3" + linkedMap.get(3)); linkedMap.forEach((k, v) -> { System.out.println("k == " + k + ", v == " + v); }); // 运行结果为 key == 3 index3 k == 1, v == index1 k == 5, v == index5 k == 4, v == index4 k == 3, v == index3

原理分析 几个全局变量的解释 transient LinkedHashMapEntry head;
  • 是双向列表的头节点,指向双向列表的头节点。
transient LinkedHashMapEntry tail;
  • 是双向列表的尾节点,指向双向列表的尾节点。
final boolean accessOrder;
  • accessOrder默认在LinkedHashMap的构造函数中赋值为false
  • 如果为false,那么在迭代输出节点的时候,会按照插入的顺序进行输出
  • 如果为true(使用了这个 new LinkedHashMap<>(5,0.75f,true) 构造函数创建LinkedHashMap),在迭代的时候,会按照节点的访问顺序输出节点,最近使用的放在双向列表的尾部。
  • 为true的话,可以符合LRU算法的特性。
LinkedHashMapEntry的介绍
  • 继承至HashMap.Node,具有了单向链表的功能。
  • 比HashMap的Node多了 befor和after这两个变量,这两个变量是用来维护LinkedHashMap的双向列表。
    static class LinkedHashMapEntry extends HashMap.Node { LinkedHashMapEntry before, after; LinkedHashMapEntry(int hash, K key, V value, Node next) { super(hash, key, value, next); } }

LinkedHashMap的构造函数介绍
  • 构造函数如下
    //常规用法 public LinkedHashMap() { super(); accessOrder = false; } //指定了初始化时数组的容量 public LinkedHashMap(int initialCapacity) { super(initialCapacity); accessOrder = false; } //指定了初始化时容量和加载因子 public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { super(initialCapacity, loadFactor); accessOrder = false; }//指定了容量、加载因子和迭代输出时的顺序 public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder) { super(initialCapacity, loadFactor); this.accessOrder = accessOrder; } // 采用一个Map来构造 public LinkedHashMap(Map m) { super(); accessOrder = false; //批量插入 putMapEntries(m, false); }

putI()方法的源码的分析 LinkedHashMap中没有重写put方法,但是在HashMap进行put操作的时候,有如下两点判断
  • 当key计算出来的位置,没有数据存在,会调用newNode()方法。
    • 该方法,在LinkedHashMap被重写了
    • 当LinkedHashMap调用put时,此时用到了多态,会调用LinkedHashMap中的newNode()方法
  • 当key计算出来的位置,有数据存在;
    • 当key完全相同,进行数据的赋值,然后进行数据的替换。
      • 在数据进行替换的时候,调用了afterNodeAccess(e)方法
      • 该方法在LinkedHashMap有进行重写。
    • 当key所在的位置的数据结构时红黑树,调用了putTreeVal()方法,插入节点
    • 当key所在位置是一个单向链表;
      • 会在内部循环,如果key当前所在位置时存在数据的,那么就会判断p.next是否为null
      • 为null,就会调用newNode()创建一个新的节点插入进去。
还有一个方法,afterNodeInsertion(evict)
  • 该方法在LinkedHashMap也进行了重写
  • evict默认时true
newNode()方法内部调用了linkNodeLast(p); 方法。
  • 代码分析如下
    Node newNode(int hash, K key, V value, Node e) { //构造带双向链表属性的LinkedHashMapEntry的对象 LinkedHashMapEntry p = new LinkedHashMapEntry(hash, key, value, e); //双向列表的维护 linkNodeLast(p); return p; }private void linkNodeLast(LinkedHashMapEntry p) { //首先获取当前链表的最后一个元素 LinkedHashMapEntry last = tail; //当前插入的元素定义为最后一个元素 tail = p; //如果之前的最后一个元素是null,说明之前的链表就是空的,所以当前的元素是第一个元素 if (last == null) head = p; else { //如果之前的链表不是null //put前的最后一个元素,设置为当前put元素的前一个 p.before = last; //当前put元素设置为put前最后一个元素的下一个。 last.after = p; //这样就形成了一个双向列表 } }

afterNodeAccess(e)方法分析
  • 代码分析如下
    // 会将当前访问dao的字点e,移动到双向链表的尾部 void afterNodeAccess(Node e) { // move node to last LinkedHashMapEntry last; //当accessOrder为true,并且链表的尾部节点和 要替换的数据(旧数据)不相等 if (accessOrder && (last = tail) != e) { LinkedHashMapEntry p = (LinkedHashMapEntry)e, //将旧数据中前一个节点的before变量赋给b b = p.before, //将旧数据中后一个节点的after变量赋给a a = p.after; // p.after = null; // 当b为null,说明p的前置节点为null,p之前时头节点 if (b == null) //p的后置节点设置为链表头部 head = a; else //不为null ,将p的后置节点a更新为 p的前置节点的后置节点 b.after = a; if (a != null) //当 a不为null,将p的前置节点更新为p的后置节点 a.before = b; else //如果原本p的后置节点为null,说明p就是链表的尾部节点,那么将p的前置节点数据b设置为链表的尾部数据 last = b; // 当链表尾部为null,就将当前的p设置链表的头部数据 // 可以这么理解,当现在的key与原有的key发生了hash碰撞,但是原有的key对应的value时null if (last == null) head = p; else { //更新当前节点p的前置节点为原尾节点last,last的后置节点为p p.before = last; last.after = p; } //尾节点的引用赋值为p tail = p; //改变modCount ++modCount; } }

afterNodeInsertion方法分析
  • 代码分析如下
    void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldest LinkedHashMapEntry first; // removeEldestEntry 默认是返回false的 所以if内的代码不会去执行 if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) { K key = first.key; //移除链表头部的元素 removeNode(hash(key), key, null, false, true); } }

get()方法的源码分析 LinkedHashMap重写了HashMap的get方法
  • 代码如下
    public V get(Object key) { Node e; //首先根据key的hashCode值查找当前为对应的节点,如果不存就返回null if ((e = getNode(hash(key), key)) == null) return null; //当accessOrder为true的时候,将当前查到的节点e,移动到链表的尾部 if (accessOrder) afterNodeAccess(e); //返回查询到节点的中的value return e.value; }

LinkedHashMap的删除操作
LinkedHashMap没有重写remove方法,
【Java基础_LinkedHashMap源码分析】我们知道remove方法内部调用了removeNode()方法,removeNode方法内部调用了afterNodeRemoval()
LinkedHashMap内对afterNodeRemoval()方法进行重写
  • 代码如下
    //删除节点e的时候,将节点e在双向列表上的前置和后置的节点引用都置空,然后更新前后节点(这里的前后节点对应e的前后节点)的指向。 void afterNodeRemoval(Node e) { // unlink LinkedHashMapEntry p = (LinkedHashMapEntry)e; b = p.before; a = p.after; //将待删除节点P的前置和后置节点都置空 p.before = p.after = null; //如果前置节点null,那么将后置节点设置为头部节点 if (b == null) head = a; else // 前置节点的后置节点 更新为 当前p的后置节点所指向的节点 b.after = a; //当后置节点为null,将前置节点设置为尾部节点 if (a == null) tail = b; else //将后置节点 与 前置节点的后置节点进行关联 a.before = b; }

LinkedHashMap的containsValue()
  • 代码如下
    public boolean containsValue(Object value) { //从头部节点开始,利用双向列表的特点,每次拿到节点的后置节点 进行循环判断 //匹配到就返回true,匹配不到就返回false for (LinkedHashMapEntry e = head; e != null; e = e.after) { V v = e.value; if (v == value || (value != null && value.equals(v))) return true; } return false; }

相比较于HashMap
  • 代码如下
    //HashMap采用了嵌套for循环,效率不太行呀 public boolean containsValue(Object value) { Node[] tab; V v; if ((tab = table) != null && size > 0) { for (int i = 0; i < tab.length; ++i) { for (Node e = tab[i]; e != null; e = e.next) { if ((v = e.value) == value || (value != null && value.equals(v))) return true; } } } return false; }

图的形式展示双向列表
上面讲的又是节点,又是前置节点,又是后置节点
然后什么accessOrder == true的时候,又要移动节点,又要更新前置和后置的引用
下面就以一张图表示一下。
Java基础_LinkedHashMap源码分析
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LinkedHashMap_put_get_操作示意图.png

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