LinkedHashMap源码解析(jdk1.7之前)
1 LinkedHashMap(jdk1.7之前)
我们知道Map其底层数据存储是一个hash表（数组+单向链表）。接下来我们看一下另一个LinkedHashMap，它是HashMap的一个子类，他在HashMap的基础上维持了一个双向链表（hash表+双向链表），在遍历的时候可以使用插入顺序（先进先出，类似于FIFO），或者是最近最少使用（LRU）的顺序。
来具体看下LinkedHashMap的实现。
1.1 定义
public class LinkedHashMap<K,V>
extends HashMap<K,V>
implements Map<K,V>
从定义可以看到LinkedHashMap继承于HashMap，且实现了Map接口。这也就意味着HashMap的一些优秀因素可以被继承下来，比如hash寻址，使用链表解决hash冲突等实现的快速查找，对于HashMap中一些效率较低的内容，比如容器扩容过程，遍历方式，LinkedHashMap是否做了一些优化呢。继续看代码吧。
1.2 底层存储
LinkedHashMap是基于HashMap，并在其基础上维持了一个双向链表，也就是说LinkedHashMap是一个hash表（数组+单向链表） +双向链表的实现，到底实现方式是怎么样的，来看一下：
/** * The head of the doubly linked list.
*/
private transient Entry<K,V> header ;
/** * The iteration ordering method for this linked hash map: <tt>true</tt>
* for access -order, <tt> false</tt> for insertion -order.
*
* @serial11 */
private final boolean accessOrder;
看到了一个无比熟悉的属性header，它在LinkedList中出现过，英文注释很明确，是双向链表的头结点对不对。
再看accessOrder这个属性，true表示最近较少使用顺序，false表示插入顺序。当然你说怎么没看到数组呢，别忘了LinkedHashMap继承于HashMap
再来看下Entry这个节点类和HashMap中的有什么不同。
/** * LinkedHashMap entry.
*/
private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {
// These fields comprise the doubly linked list used for iteration.
// 双向链表的上一个节点before和下一个节点after
Entry<K,V> before, after ;
// 构造方法直接调用父类HashMap的构造方法（super）
Entry( int hash, K key, V value, HashMap.Entry<K,V> next) {
super(hash, key, value, next);
}
/** * 从链表中删除当前节点的方法
*/
private void remove() {
// 改变当前节点前后两个节点的引用关系，当前节点没有被引用后，gc可以回收
// 将上一个节点的after指向下一个节点
before.after = after;
// 将下一个节点的before指向前一个节点
after.before = before;
}
/** * 在指定的节点前加入一个节点到链表中（也就是加入到链表尾部）
*/
private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {
// 下面改变自己对前后的指向
// 将当前节点的after指向给定的节点（加入到existingEntry前面嘛）
after = existingEntry;
// 将当前节点的before指向给定节点的上一个节点33 before = existingEntry.before ;
// 下面改变前后最自己的指向
// 上一个节点的after指向自己
before.after = this;
// 下一个几点的before指向自己
after.before = this;
}
// 当向Map中获取查询元素或修改元素（put相同key）的时候调用这个方法
void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;
// 如果accessOrder为true，也就是使用最近较少使用顺序
if (lm.accessOrder ) {
lm. modCount++;
// 先删除，再添加，也就相当于移动了
// 删除当前元素
remove();
// 将当前元素加入到header前（也就是链表尾部）
addBefore(lm. header);
}
}
// 当从Map中删除元素的时候调动这个方法
void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
remove();
}
}
可以看到Entry继承了HashMap中的Entry，但是LinkedHashMap中的Entry多了两个属性指向上一个节点的before和指向下一个节点的after，也正是这两个属性组成了一个双向链表，Entry还有一个继承下来的next属性，这个next是单向链表中用来指向下一个节点的，怎么回事嘛，怎么又是单向链表又是双向链表呢，其实想的没错，这里的节点即是Hash表中的单向链表中的一个节点，它又是LinkedHashMap维护的双向链表中的一个节点，是不是瞬间觉得高大上了
注：黑色箭头指向表示单向链表的next指向，红色箭头指向表示双向链表的before指向，蓝色箭头指向表示双向链表的after指向。另外LinkedHashMap种还有一个header节点是不保存数据的，这里没有画出来。
从上图可以看出LinkedHashMap仍然是一个Hash表，底层由一个数组组成，而数组的每一项都是个单向链表，由next指向下一个节点。但是LinkedHashMap所不同的是，在节点中多了两个属性before和after，由这两个属性组成了一个双向循环链表，而由这个双向链表维持着Map容器中元素的顺序。看下Entry中的recordRemoval方法，该方法将在节点被删除时候调用，Hash表中链表节点被正常删除后，调用该方法修正由于节点被删除后双向链表的前后指向关系，从这一点来看，LinkedHashMap比HashMap的add、remove、set等操作要慢一些（因为要维护双向链表 ）。
1.3 构造方法
/** * 构造一个指定初始容量和加载因子的LinkedHashMap，默认accessOrder为false
*/
public LinkedHashMap( int initialCapacity, float loadFactor) {
super(initialCapacity, loadFactor);
accessOrder = false;
}
/** * 构造一个指定初始容量的LinkedHashMap，默认accessOrder为false
*/
public LinkedHashMap( int initialCapacity) {
super(initialCapacity);
accessOrder = false;
}
/** * 构造一个使用默认初始容量(16)和默认加载因子(0.75)的LinkedHashMap，默认accessOrder为false
*/
public LinkedHashMap() {
super();
accessOrder = false;
}
/** * 构造一个指定map的LinkedHashMap，所创建LinkedHashMap使用默认加载因子(0.75)和足以容纳指定map的初始容量，默认accessOrder为false 。
*/
public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
super(m);
accessOrder = false;
}
/** * 构造一个指定初始容量、加载因子和accessOrder的LinkedHashMap
*/
public LinkedHashMap( int initialCapacity,
float loadFactor,
boolean accessOrder) {
super(initialCapacity, loadFactor);
40 this.accessOrder = accessOrder;
41 }
构造方法很简单基本都是调用父类HashMap的构造方法（super），只有一个区别就是对于accessOrder的设定，上面的构造参数中多数都是将accessOrder默认设置为false，只有一个构造方法留了一个出口可以设置accessOrder参数。看完了构造方法，发现一个问题，头部节点header的初始化跑哪里去了
回忆一下，看看HashMap的构造方法：
/** * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
* capacity and load factor.
*
* @param initialCapacity the initial capacity
* @param loadFactor the load factor
* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative
* or the load factor is nonpositive
*/
public HashMap( int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException( "Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException( "Illegal load factor: " +
loadFactor);
// Find a power of 2 >= initialCapacity
int capacity = 1;
while (capacity < initialCapacity)
capacity <<= 1;
this.loadFactor = loadFactor;
threshold = (int)(capacity * loadFactor);
table = new Entry[capacity];
init();
}
/** * Initialization hook for subclasses. This method is called
* in all constructors and pseudo -constructors (clone, readObject)
* after HashMap has been initialized but before any entries have
* been inserted. (In the absence of this method, readObject would
* require explicit knowledge of subclasses.)
*/
void init() {
init()在HashMap中是一个空方法，也就是给子类留的一个回调函数，我们来看下LinkedHashMap对init()方法的实现
/** * Called by superclass constructors and pseudoconstructors (clone,
* readObject) before any entries are inserted into the map. Initializes
* the chain.
*/
void init() {
// 初始化话header，将hash设置为-1，key、value、next设置为null
header = new Entry<K,V>(-1, null, null, null);
// header的before和after都指向header自身
header.before = header. after = header ;
1.4 增加
LinkedHashMap没有重写put方法，只是重写了HashMap中被put方法调用的addEntry
/** * This override alters behavior of superclass put method. It causes newly
* allocated entry to get inserted at the end of the linked list and
* removes the eldest entry if appropriate.
*/
void addEntry( int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
// 调用createEntry方法创建一个新的节点
createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
// Remove eldest entry if instructed, else grow capacity if appropriate
// 取出header后的第一个节点（因为header不保存数据，所以取header后的第一个节点）
Entry<K,V> eldest = header.after ;
// 判断是容量不够了是要删除第一个节点还是需要扩容
if (removeEldestEntry(eldest)) {
// 删除第一个节点（可实现FIFO、LRU策略的Cache）
removeEntryForKey(eldest. key);
} else {
// 和HashMap一样进行扩容
if (size >= threshold)
resize(2 * table.length );
}
}
/** * This override differs from addEntry in that it doesn't resize the
* table or remove the eldest entry.
*/
void createEntry( int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
// 下面三行代码的逻辑是，创建一个新节点放到单向链表的头部
// 取出数组bucketIndex位置的旧节点
HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];
// 创建一个新的节点，并将next指向旧节点
Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(hash, key, value, old);
// 将新创建的节点放到数组的bucketIndex位置
table[bucketIndex] = e;
// 维护双向链表，将新节点添加在双向链表header前面（链表尾部）
e.addBefore( header);
// 计数器size加1
size++;
}
/** * 默认返回false，也就是不会进行元素删除了。如果想实现cache功能，只需重写该方法
*/
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {
return false;
}
可以看到，在添加方法上，比HashMap中多了两个逻辑，一个是当Map容量不足后判断是删除第一个元素，还是进行扩容，另一个是维护双向链表。而在判断是否删除元素的时候，我们发现removeEldestEntry这个方法竟然是永远返回false，原来想要实现Cache功能，需要自己继承LinkedHashMap然后重写removeEldestEntry方法，这里默认提供的是容器的功能。
1.5 删除
LinkedHashMap没有重写remove方法，只是在实现了Entry类的recordRemoval方法，该方法是HashMap的提供的一个回调方法，在HashMap的remove方法进行回调，而LinkedHashMap中recordRemoval的主要当然是要维护双向链表了
1.6 查找
LinkedHashMap重写了get方法，但是确复用了HashMap中的getEntry方法，LinkedHashMap是在get方法中指加入了调用recoreAccess方法的逻辑，recoreAccess方法的目的当然也是维护双向链表了，具体逻辑返回上面去看下Entry类的recoreAccess方法吧
public V get(Object key) {
Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);
if (e == null)
return null;
e.recordAccess( this);
return e.value ;
}
1.7 是否包含
/** * Returns <tt>true</tt> if this map maps one or more keys to the
* specified value.
*
* @param value value whose presence in this map is to be tested
* @return <tt> true</tt> if this map maps one or more keys to the
* specified value
*/ public boolean containsValue(Object value) {
// Overridden to take advantage of faster iterator
// 遍历双向链表，查找指定的value
if (value==null) {
for (Entry e = header .after; e != header; e = e.after )
if (e.value ==null)
return true;
} else {
for (Entry e = header .after; e != header; e = e.after )
if (value.equals(e.value ))
return true;
}
return false;
}
LinkedHashMap对containsValue进行了重写，HashMap的containsValue需要遍历整个hash表，这样是十分低效的。而LinkedHashMap中重写后，不再遍历hash表，而是遍历其维护的双向链表，这样在效率上难道就有所改善吗？我们分析下：hash表是由数组+单向链表组成，而由于使用hash算法，可能会导致散列不均匀，甚至数组的有些项是没有元素的（没有hash出对应的散列值），而LinkedHashMap的双向链表呢，是不存在空项的，所以LinkedHashMap的containsValue比HashMap的containsValue效率要好一些。
1.8 cache功能
在最后，让我们简单基于LInkedHashMap实现一个Cache功能
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
public class MyLocalCache extends LinkedHashMap<String, Object> {
private static final long serialVersionUID = 7182816356402068265L;
private static final int DEFAULT_MAX_CAPACITY = 1024;
private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
private int maxCapacity;
public enum Policy {
FIFO, LRU
}
public MyLocalCache(Policy policy) {
super(DEFAULT_MAX_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR, Policy.LRU .equals(policy));
this.maxCapacity = DEFAULT_MAX_CAPACITY;
}
public MyLocalCache(int capacity, Policy policy) {
super(capacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR, Policy. LRU.equals(policy));
this.maxCapacity = capacity;
}
@Override
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<String, Object> eldest) {
return this.size() > maxCapacity;
}
public static void main(String[] args) {
MyLocalCache cache = new MyLocalCache(5, Policy.LRU);
cache.put( "k1", "v1" );
cache.put( "k2", "v2" );
cache.put( "k3", "v3" );
cache.put( "k4", "v4" );
cache.put( "k5", "v5" );
cache.put( "k6", "v6" );
System. out.println("size=" + cache.size());
System. out.println("----------------------" );
for (Map.Entry<String, Object> entry : cache.entrySet()) {
System. out.println(entry.getValue());
}
System. out.println("----------------------" );
System. out.println("k3=" + cache.get("k3"));
System. out.println("----------------------" );
for (Map.Entry<String, Object> entry : cache.entrySet()) {
System. out.println(entry.getValue());
}
}
}
