深入浅出分析LinkedHashMap（图文）

互联网 19-11-28

一、摘要

本文主要从数据结构和算法层面，探讨LinkedHashMap的实现。

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二、简介

LinkedHashMap可以认为是HashMap+LinkedList，它既使用HashMap操作数据结构，又使用LinkedList维护插入元素的先后顺序，内部采用双向链表（doubly-linked list）的形式将所有元素（ entry ）连接起来。

LinkedHashMap继承了HashMap，允许放入key为null的元素，也允许插入value为null的元素。从名字上可以看出该容器是LinkedList和HashMap的混合体，也就是说它同时满足HashMap和LinkedList的某些特性，可将LinkedHashMap看作采用Linked list增强的HashMap。

打开 LinkedHashMap 源码，可以看到主要三个核心属性：

public class LinkedHashMap<K,V>     extends HashMap<K,V>     implements Map<K,V>{      /**双向链表的头节点*/     transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;      /**双向链表的尾节点*/     transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;      /**       * 1、如果accessOrder为true的话，则会把访问过的元素放在链表后面，放置顺序是访问的顺序       * 2、如果accessOrder为false的话，则按插入顺序来遍历       */       final boolean accessOrder; }

LinkedHashMap 在初始化阶段，默认按插入顺序来遍历

public LinkedHashMap() {         super();         accessOrder = false; }

LinkedHashMap 采用的 Hash 算法和 HashMap 相同，不同的是，它重新定义了数组中保存的元素Entry，该Entry除了保存当前对象的引用外，还保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用，从而在哈希表的基础上又构成了双向链接列表。

源码如下：

static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {         //before指的是链表前驱节点，after指的是链表后驱节点         Entry<K,V> before, after;         Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {             super(hash, key, value, next);         } }

可以直观的看出，双向链表头部插入的数据为链表的入口，迭代器遍历方向是从链表的头部开始到链表尾部结束。

除了可以保迭代历顺序，这种结构还有一个好处：迭代LinkedHashMap时不需要像HashMap那样遍历整个table，而只需要直接遍历header指向的双向链表即可，也就是说LinkedHashMap的迭代时间就只跟entry的个数相关，而跟table的大小无关。

三、常用方法介绍

3.1、get方法

get方法根据指定的key值返回对应的value。该方法跟HashMap.get()方法的流程几乎完全一样，默认按照插入顺序遍历。

public V get(Object key) {         Node<K,V> e;         if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)             return null;         if (accessOrder)             afterNodeAccess(e);         return e.value; }

如果accessOrder为true的话，会把访问过的元素放在链表后面，放置顺序是访问的顺序

void afterNodeAccess(Node<K,V> e) { // move node to last         LinkedHashMap.Entry<K,V> last;         if (accessOrder && (last = tail) != e) {             LinkedHashMap.Entry<K,V> p =                 (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;             p.after = null;             if (b == null)                 head = a;             else                 b.after = a;             if (a != null)                 a.before = b;             else                 last = b;             if (last == null)                 head = p;             else {                 p.before = last;                 last.after = p;             }             tail = p;             ++modCount;         } }

测试用例：

public static void main(String[] args) {         //accessOrder默认为false         Map<String, String> accessOrderFalse = new LinkedHashMap<>();         accessOrderFalse.put("1","1");         accessOrderFalse.put("2","2");         accessOrderFalse.put("3","3");         accessOrderFalse.put("4","4");         System.out.println("acessOrderFalse："+accessOrderFalse.toString());                  //accessOrder设置为true         Map<String, String> accessOrderTrue = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true);         accessOrderTrue.put("1","1");         accessOrderTrue.put("2","2");         accessOrderTrue.put("3","3");         accessOrderTrue.put("4","4");         accessOrderTrue.get("2");//获取键2         accessOrderTrue.get("3");//获取键3         System.out.println("accessOrderTrue："+accessOrderTrue.toString()); }

输出结果：

acessOrderFalse：{1=1, 2=2, 3=3, 4=4} accessOrderTrue：{1=1, 4=4, 2=2, 3=3}

3.2、put方法

put(K key, V value)方法是将指定的key, value对添加到map里。该方法首先会调用HashMap的插入方法，同样对map做一次查找，看是否包含该元素，如果已经包含则直接返回，查找过程类似于get()方法；如果没有找到，将元素插入集合。

/**HashMap 中实现*/ public V put(K key, V value) {     return putVal(hash(key), key, value, false, true); }  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; }

LinkedHashMap 中覆写的方法

// LinkedHashMap 中覆写 Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> e) {     LinkedHashMap.Entry<K,V> p =         new LinkedHashMap.Entry<K,V>(hash, key, value, e);     // 将 Entry 接在双向链表的尾部     linkNodeLast(p);     return p; }  private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry<K,V> p) {     LinkedHashMap.Entry<K,V> last = tail;     tail = p;     // last 为 null，表明链表还未建立     if (last == null)         head = p;     else {         // 将新节点 p 接在链表尾部         p.before = last;         last.after = p;     } }

3.3、remove方法

remove(Object key)的作用是删除key值对应的entry，该方法实现逻辑主要以HashMap为主，首先找到key值对应的entry，然后删除该entry（修改链表的相应引用），查找过程跟get()方法类似，最后会调用 LinkedHashMap 中覆写的方法，将其删除！

/**HashMap 中实现*/ public V remove(Object key) {     Node<K,V> e;     return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?         null : e.value; }  final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,                            boolean matchValue, boolean movable) {     Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;     if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&         (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {         Node<K,V> node = null, e; K k; V v;         if (p.hash == hash &&             ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))             node = p;         else if ((e = p.next) != null) {             if (p instanceof TreeNode) {...}             else {                 // 遍历单链表，寻找要删除的节点，并赋值给 node 变量                 do {                     if (e.hash == hash &&                         ((k = e.key) == key ||                          (key != null && key.equals(k)))) {                         node = e;                         break;                     }                     p = e;                 } while ((e = e.next) != null);             }         }         if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||                              (value != null && value.equals(v)))) {             if (node instanceof TreeNode) {...}             // 将要删除的节点从单链表中移除             else if (node == p)                 tab[index] = node.next;             else                 p.next = node.next;             ++modCount;             --size;             afterNodeRemoval(node);    // 调用删除回调方法进行后续操作             return node;         }     }     return null; }

LinkedHashMap 中覆写的 afterNodeRemoval 方法

void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) { // unlink     LinkedHashMap.Entry<K,V> p =         (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;     // 将 p 节点的前驱后后继引用置空     p.before = p.after = null;     // b 为 null，表明 p 是头节点     if (b == null)         head = a;     else         b.after = a;     // a 为 null，表明 p 是尾节点     if (a == null)         tail = b;     else         a.before = b; }