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  • LinkedHashMap介绍

    转载:http://uule.iteye.com/blog/1522291

    jdk1.7API文档链接:http://tool.oschina.net/apidocs/apidoc?api=jdk_7u4

    HashMap:

            put -> addEntry(新建一个Entry)

            get

            getEntry

    LinkedHashMap:

           put -> addEntry(重写)

                    新建一个Entry,然后将其加入header前

                    e.addBefore(header)

           get -> 调用HashMap的getEntry - recordAccess(重写)

    HashMap的get与getEntry

    Java代码  收藏代码
    1. final Entry<K,V> getEntry(Object key) {  
    2.         int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());  
    3.         for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];  
    4.              e != null;  
    5.              e = e.next) {  
    6.             Object k;  
    7.             if (e.hash == hash &&  
    8.                 ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))  
    9.                 return e;  
    10.         }  
    11.         return null;  
    12.     }  
    13.       
    14.       
    15.     public V get(Object key) {  
    16.         if (key == null)  
    17.             return getForNullKey();  
    18.         int hash = hash(key.hashCode());  
    19.         for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];  
    20.              e != null;  
    21.              e = e.next) {  
    22.             Object k;  
    23.             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))  
    24.                 return e.value;  
    25.         }  
    26.         return null;  
    27.     }  

     

    1. LinkedHashMap概述:

    LinkedHashMap是HashMap的一个子类,它保留插入的顺序,如果需要输出的顺序和输入时的相同,那么就选用LinkedHashMap。

       LinkedHashMap是Map接口的哈希表和链接列表实现,具有可预知的迭代顺序。此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变
       LinkedHashMap实现与HashMap的不同之处在于,后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序,该迭代顺序可以是插入顺序或者是访问顺序。
       注意,此实现不是同步的。如果多个线程同时访问链接的哈希映射,而其中至少一个线程从结构上修改了该映射,则它必须保持外部同步。

    根据链表中元素的顺序可以分为:按插入顺序的链表,和按访问顺序(调用get方法)的链表。  

    默认是按插入顺序排序,如果指定按访问顺序排序,那么调用get方法后,会将这次访问的元素移至链表尾部,不断访问可以形成按访问顺序排序的链表。  可以重写removeEldestEntry方法返回true值指定插入元素时移除最老的元素。 

    2. LinkedHashMap的实现:

       对于LinkedHashMap而言,它继承与HashMap、底层使用哈希表与双向链表来保存所有元素。其基本操作与父类HashMap相似,它通过重写父类相关的方法,来实现自己的链接列表特性。下面我们来分析LinkedHashMap的源代码:

    类结构:

    Java代码  收藏代码
    1. public class LinkedHashMap<K, V> extends HashMap<K, V> implements Map<K, V>    

     1) 成员变量:

       LinkedHashMap采用的hash算法和HashMap相同,但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。看源代码:

    Java代码  收藏代码
    1. //true表示按照访问顺序迭代,false时表示按照插入顺序  
    2.  private final boolean accessOrder;  
    1. /** 
    2.  * 双向链表的表头元素。 
    3.  */  
    4. private transient Entry<K,V> header;  
    5.   
    6. /** 
    7.  * LinkedHashMap的Entry元素。 
    8.  * 继承HashMap的Entry元素,又保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用。 
    9.  */  
    10. private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {  
    11.     Entry<K,V> before, after;  
    12.     ……  
    13. }  

    HashMap.Entry:

    Java代码  收藏代码
    1. static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {  
    2.         final K key;  
    3.         V value;  
    4.         Entry<K,V> next;  
    5.         final int hash;  
    6.   
    7.         Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {  
    8.             value = v;  
    9.             next = n;  
    10.             key = k;  
    11.             hash = h;  
    12.         }  
    13. }  

      

        2) 初始化:

       通过源代码可以看出,在LinkedHashMap的构造方法中,实际调用了父类HashMap的相关构造方法来构造一个底层存放的table数组。如:

    Java代码 
    1. public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
    2.     super(initialCapacity, loadFactor);  
    3.     accessOrder = false;  
    4. }  

        HashMap中的相关构造方法:

    Java代码 
    1. public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
    2.     if (initialCapacity < 0)  
    3.         throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +  
    4.                                            initialCapacity);  
    5.     if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)  
    6.         initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;  
    7.     if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))  
    8.         throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +  
    9.                                            loadFactor);  
    10.   
    11.     // Find a power of 2 >= initialCapacity  
    12.     int capacity = 1;  
    13.     while (capacity < initialCapacity)  
    14.         capacity <<= 1;  
    15.   
    16.     this.loadFactor = loadFactor;  
    17.     threshold = (int)(capacity * loadFactor);  
    18.     table = new Entry[capacity];  
    19.     init();  
    20. }  

        我们已经知道LinkedHashMap的Entry元素继承HashMap的Entry,提供了双向链表的功能。在上述HashMap的构造器中,最后会调用init()方法,进行相关的初始化,这个方法在HashMap的实现中并无意义,只是提供给子类实现相关的初始化调用。
       LinkedHashMap重写了init()方法,在调用父类的构造方法完成构造后,进一步实现了对其元素Entry的初始化操作。

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

        3) 存储:

       LinkedHashMap并未重写父类HashMap的put方法,而是重写了父类HashMap的put方法调用的子方法void recordAccess(HashMap m)  ,void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) 和void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex),提供了自己特有的双向链接列表的实现。

    HashMap.put:

    Java代码  收藏代码
    1. public V put(K key, V value) {  
    2.         if (key == null)  
    3.             return putForNullKey(value);  
    4.         int hash = hash(key.hashCode());  
    5.         int i = indexFor(hash, table.length);  
    6.         for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {  
    7.             Object k;  
    8.             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {  
    9.                 V oldValue = e.value;  
    10.                 e.value = value;  
    11.                 e.recordAccess(this);  
    12.                 return oldValue;  
    13.             }  
    14.         }  
    15.   
    16.         modCount++;  
    17.         addEntry(hash, key, value, i);  
    18.         return null;  
    19.     }  

     重写方法:

    Java代码  收藏代码
    1. void recordAccess(HashMap<K,V> m) {  
    2.             LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;  
    3.             if (lm.accessOrder) {  
    4.                 lm.modCount++;  
    5.                 remove();  
    6.                 addBefore(lm.header);  
    7.             }  
    8.         }  
     
    1. void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
    2.     // 调用create方法,将新元素以双向链表的的形式加入到映射中。  
    3.     createEntry(hash, key, value, bucketIndex);  
    4.   
    5.     // 删除最近最少使用元素的策略定义  
    6.     Entry<K,V> eldest = header.after;  
    7.     if (removeEldestEntry(eldest)) {  
    8.         removeEntryForKey(eldest.key);  
    9.     } else {  
    10.         if (size >= threshold)  
    11.             resize(2 * table.length);  
    12.     }  
    13. }  
    Java代码 
    1. void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
    2.     HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];  
    3.     Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(hash, key, value, old);  
    4.     table[bucketIndex] = e;  
    5.     // 调用元素的addBrefore方法,将元素加入到哈希、双向链接列表。  
    6.     e.addBefore(header);  
    7.     size++;  
    8. }  
    Java代码 
    1. private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {  
    2.     after  = existingEntry;  
    3.     before = existingEntry.before;  
    4.     before.after = this;  
    5.     after.before = this;  
    6. }  

       

    4) 读取:

       LinkedHashMap重写了父类HashMap的get方法,实际在调用父类getEntry()方法取得查找的元素后,再判断当排序模式accessOrder为true时,记录访问顺序,将最新访问的元素添加到双向链表的表头,并从原来的位置删除。由于的链表的增加、删除操作是常量级的,故并不会带来性能的损失。

    HashMap.containsValue:

    Java代码  收藏代码
    1. public boolean containsValue(Object value) {  
    2.     if (value == null)  
    3.             return containsNullValue();  
    4.   
    5.     Entry[] tab = table;  
    6.         for (int i = 0; i < tab.length ; i++)  
    7.             for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)  
    8.                 if (value.equals(e.value))  
    9.                     return true;  
    10.     return false;  
    11.     }  
    Java代码  收藏代码
    1.  /*查找Map中是否包含给定的value,还是考虑到,LinkedHashMap拥有的双链表,在这里Override是为了提高迭代的效率。 
    2.  */  
    3. public boolean containsValue(Object value) {  
    4.         // Overridden to take advantage of faster iterator  
    5.         if (value==null) {  
    6.             for (Entry e = header.after; e != header; e = e.after)  
    7.                 if (e.value==null)  
    8.                     return true;  
    9.         } else {  
    10.             for (Entry e = header.after; e != header; e = e.after)  
    11.                 if (value.equals(e.value))  
    12.                     return true;  
    13.         }  
    14.         return false;  
    15.     }  
    Java代码  收藏代码
    1. /*该transfer()是HashMap中的实现:遍历整个表的各个桶位,然后对桶进行遍历得到每一个Entry,重新hash到newTable中, 
    2.  //放在这里是为了和下面LinkedHashMap重写该法的比较, 
    3.  void transfer(Entry[] newTable) { 
    4.         Entry[] src = table; 
    5.         int newCapacity = newTable.length; 
    6.         for (int j = 0; j < src.length; j++) { 
    7.             Entry<K,V> e = src[j]; 
    8.             if (e != null) { 
    9.                 src[j] = null; 
    10.                 do { 
    11.                     Entry<K,V> next = e.next; 
    12.                     int i = indexFor(e.hash, newCapacity); 
    13.                     e.next = newTable[i]; 
    14.                     newTable[i] = e; 
    15.                     e = next; 
    16.                 } while (e != null); 
    17.             } 
    18.         } 
    19.     } 
    20.  */  
    21.   
    22.  /** 
    23.  *transfer()方法是其父类HashMap调用resize()的时候调用的方法,它的作用是表扩容后,把旧表中的key重新hash到新的表中。 
    24.  *这里从写了父类HashMap中的该方法,是因为考虑到,LinkedHashMap拥有的双链表,在这里Override是为了提高迭代的效率。 
    25.  */  
    26.  void transfer(HashMap.Entry[] newTable) {  
    27.    int newCapacity = newTable.length;  
    28.    for (Entry<K, V> e = header.after; e != header; e = e.after) {  
    29.      int index = indexFor(e.hash, newCapacity);  
    30.      e.next = newTable[index];  
    31.      newTable[index] = e;  
    32.    }  
    33.  }  
    Java代码 
    1. public V get(Object key) {  
    2.     // 调用父类HashMap的getEntry()方法,取得要查找的元素。  
    3.     Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);  
    4.     if (e == null)  
    5.         return null;  
    6.     // 记录访问顺序。  
    7.     e.recordAccess(this);  
    8.     return e.value;  
    9. }  
    Java代码 
    1. void recordAccess(HashMap<K,V> m) {  
    2.     LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;  
    3.     // 如果定义了LinkedHashMap的迭代顺序为访问顺序,  
    4.     // 则删除以前位置上的元素,并将最新访问的元素添加到链表表头。  
    5.     if (lm.accessOrder) {  
    6.         lm.modCount++;  
    7.         remove();  
    8.         addBefore(lm.header);  
    9.     }  
    10. }  
    Java代码  收藏代码
    1. /** 
    2.          * Removes this entry from the linked list. 
    3.          */  
    4.         private void remove() {  
    5.             before.after = after;  
    6.             after.before = before;  
    7.         }  
    Java代码  收藏代码
    1. /**clear链表,设置header为初始状态*/  
    2. public void clear() {  
    3.  super.clear();  
    4.  header.before = header.after = header;  
    5. }  

        5) 排序模式:

       LinkedHashMap定义了排序模式accessOrder,该属性为boolean型变量,对于访问顺序,为true;对于插入顺序,则为false。

    Java代码 
    1. private final boolean accessOrder;  

     一般情况下,不必指定排序模式,其迭代顺序即为默认为插入顺序。看LinkedHashMap的构造方法,如:

    Java代码 
    1. public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
    2.     super(initialCapacity, loadFactor);  
    3.     accessOrder = false;  
    4. }  

        这些构造方法都会默认指定排序模式为插入顺序。如果你想构造一个LinkedHashMap,并打算按从近期访问最少到近期访问最多的顺序(即访问顺序)来保存元素,那么请使用下面的构造方法构造LinkedHashMap:

    Java代码 
    1. public LinkedHashMap(int initialCapacity,  
    2.          float loadFactor,  
    3.                      boolean accessOrder) {  
    4.     super(initialCapacity, loadFactor);  
    5.     this.accessOrder = accessOrder;  
    6. }  

        该哈希映射的迭代顺序就是最后访问其条目的顺序,这种映射很适合构建LRU缓存。LinkedHashMap提供了removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest)方法。该方法可以提供在每次添加新条目时移除最旧条目的实现程序,默认返回false,这样,此映射的行为将类似于正常映射,即永远不能移除最旧的元素。

    当有新元素加入Map的时候会调用Entry的addEntry方法,会调用removeEldestEntry方法,这里就是实现LRU元素过期机制的地方,默认的情况下removeEldestEntry方法只返回false表示元素永远不过期。

    Java代码   收藏代码
    1.   /** 
    2.     * This override alters behavior of superclass put method. It causes newly 
    3.     * allocated entry to get inserted at the end of the linked list and 
    4.     * removes the eldest entry if appropriate. 
    5.     */  
    6.    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
    7.        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);  
    8.   
    9.        // Remove eldest entry if instructed, else grow capacity if appropriate  
    10.        Entry<K,V> eldest = header.after;  
    11.        if (removeEldestEntry(eldest)) {  
    12.            removeEntryForKey(eldest.key);  
    13.        } else {  
    14.            if (size >= threshold)   
    15.                resize(2 * table.length);  
    16.        }  
    17.    }  
    18.   
    19.    /** 
    20.     * This override differs from addEntry in that it doesn't resize the 
    21.     * table or remove the eldest entry. 
    22.     */  
    23.    void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
    24.        HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];  
    25. Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(hash, key, value, old);  
    26.        table[bucketIndex] = e;  
    27.        e.addBefore(header);  
    28.        size++;  
    29.    }  
    30.   
    31.    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {  
    32.        return false;  
    33.    }  

    此方法通常不以任何方式修改映射,相反允许映射在其返回值的指引下进行自我修改。如果用此映射构建LRU缓存,则非常方便,它允许映射通过删除旧条目来减少内存损耗。

       例如:重写此方法,维持此映射只保存100个条目的稳定状态,在每次添加新条目时删除最旧的条目。

    Java代码 
      1. private static final int MAX_ENTRIES = 100;  
      2. protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {  
      3.     return size() > MAX_ENTRIES;  
      4. }  
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