面试必备：LinkedHashMap源码解析（JDK8）

想看我更多文章:【张旭童的博客】http://blog.csdn.net/zxt0601
想来gayhub和我gaygayup:【mcxtzhang的Github主页】https://github.com/mcxtzhang

1 概述

在上文中，我们已经聊过了HashMap,本篇是基于上文的基础之上。所以如果没看过上文，请先阅读面试必备：HashMap源码解析（JDK8）
本文将从几个常用方法下手，来阅读LinkedHashMap的源码。
按照从构造方法->常用API（增、删、改、查）的顺序来阅读源码，并会讲解阅读方法中涉及的一些变量的意义。了解LinkedHashMap的特点、适用场景。

如果本文中有不正确的结论、说法，请大家提出和我讨论，共同进步，谢谢。

2 概要

概括的说，LinkedHashMap 是一个关联数组、哈希表，它是线程不安全的，允许key为null,value为null。
它继承自HashMap，实现了Map<K,V>接口。其内部还维护了一个双向链表，在每次插入数据，或者访问、修改数据时，会增加节点、或调整链表的节点顺序。以决定迭代时输出的顺序。

默认情况，遍历时的顺序是按照插入节点的顺序。这也是其与HashMap最大的区别。
也可以在构造时传入accessOrder参数，使得其遍历顺序按照访问的顺序输出。

因继承自HashMap,所以HashMap上文分析的特点，除了输出无序，其他LinkedHashMap都有，比如扩容的策略，哈希桶长度一定是2的N次方等等。
LinkedHashMap在实现时，就是重写override了几个方法。以满足其输出序列有序的需求。

示例代码:

根据这段实例代码，先从现象看一下LinkedHashMap的特征：
在每次插入数据，或者访问、修改数据时，会增加节点、或调整链表的节点顺序。以决定迭代时输出的顺序。

        Map<String, String> map = new LinkedHashMap<>();        map.put("1", "a");        map.put("2", "b");        map.put("3", "c");        map.put("4", "d");        Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = map.entrySet().iterator();        while (iterator.hasNext()) {            System.out.println(iterator.next());        }        System.out.println("以下是accessOrder=true的情况:");        map = new LinkedHashMap<String, String>(10, 0.75f, true);        map.put("1", "a");        map.put("2", "b");        map.put("3", "c");        map.put("4", "d");        map.get("2");//2移动到了内部的链表末尾        map.get("4");//4调整至末尾        map.put("3", "e");//3调整至末尾        map.put(null, null);//插入两个新的节点 null        map.put("5", null);//5        iterator = map.entrySet().iterator();        while (iterator.hasNext()) {            System.out.println(iterator.next());        }

输出：

1=a2=b3=c4=d以下是accessOrder=true的情况:1=a2=b4=d3=enull=null5=null

3 节点

LinkedHashMap的节点Entry<K,V>继承自HashMap.Node<K,V>，在其基础上扩展了一下。改成了一个双向链表。

    static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {        Entry<K,V> before, after;        Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {            super(hash, key, value, next);        }    }

同时类里有两个成员变量head tail,分别指向内部双向链表的表头、表尾。

    //双向链表的头结点    transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;    //双向链表的尾节点    transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;

4 构造函数

    //默认是false，则迭代时输出的顺序是插入节点的顺序。若为true，则输出的顺序是按照访问节点的顺序。    //为true时，可以在这基础之上构建一个LruCach    final boolean accessOrder;    public LinkedHashMap() {        super();        accessOrder = false;    }    //指定初始化时的容量，    public LinkedHashMap(int initialCapacity) {        super(initialCapacity);        accessOrder = false;    }    //指定初始化时的容量，和扩容的加载因子    public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {        super(initialCapacity, loadFactor);        accessOrder = false;    }    //指定初始化时的容量，和扩容的加载因子，以及迭代输出节点的顺序    public LinkedHashMap(int initialCapacity,                         float loadFactor,                         boolean accessOrder) {        super(initialCapacity, loadFactor);        this.accessOrder = accessOrder;    }    //利用另一个Map 来构建，    public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {        super();        accessOrder = false;        //该方法上文分析过，批量插入一个map中的所有数据到 本集合中。        putMapEntries(m, false);    }

小结：
构造函数和HashMap相比，就是增加了一个accessOrder参数。用于控制迭代时的节点顺序。

5 增

LinkedHashMap并没有重写任何put方法。但是其重写了构建新节点的newNode()方法.
newNode()会在HashMap的putVal()方法里被调用，putVal()方法会在批量插入数据putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict)或者插入单个数据public V put(K key, V value)时被调用。

LinkedHashMap重写了newNode(),在每次构建新节点时，通过linkNodeLast(p);将新节点链接在内部双向链表的尾部。

    //在构建新节点时，构建的是`LinkedHashMap.Entry` 不再是`Node`.    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);        linkNodeLast(p);        return p;    }    //将新增的节点，连接在链表的尾部    private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry<K,V> p) {        LinkedHashMap.Entry<K,V> last = tail;        tail = p;        //集合之前是空的        if (last == null)            head = p;        else {//将新节点连接在链表的尾部            p.before = last;            last.after = p;        }    }

以及HashMap专门预留给LinkedHashMap的afterNodeAccess() afterNodeInsertion() afterNodeRemoval() 方法。

    // Callbacks to allow LinkedHashMap post-actions    void afterNodeAccess(Node<K,V> p) { }    void afterNodeInsertion(boolean evict) { }    void afterNodeRemoval(Node<K,V> p) { }

    //回调函数，新节点插入之后回调 ， 根据evict 和   判断是否需要删除最老插入的节点。如果实现LruCache会用到这个方法。    void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldest        LinkedHashMap.Entry<K,V> first;        //LinkedHashMap 默认返回false 则不删除节点        if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) {            K key = first.key;            removeNode(hash(key), key, null, false, true);        }    }    //LinkedHashMap 默认返回false 则不删除节点。 返回true 代表要删除最早的节点。通常构建一个LruCache会在达到Cache的上限是返回true    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {        return false;    }

void afterNodeInsertion(boolean evict)以及boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest)是构建LruCache需要的回调，在LinkedHashMap里可以忽略它们。

6 删

LinkedHashMap也没有重写remove()方法，因为它的删除逻辑和HashMap并无区别。
但它重写了afterNodeRemoval()这个回调方法。该方法会在Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
boolean matchValue, boolean movable)方法中回调，removeNode()会在所有涉及到删除节点的方法中被调用，上文分析过，是删除节点操作的真正执行者。

    //在删除节点e时，同步将e从双向链表上删除    void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) { // unlink        LinkedHashMap.Entry<K,V> p =            (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;        //待删除节点 p 的前置后置节点都置空        p.before = p.after = null;        //如果前置节点是null，则现在的头结点应该是后置节点a        if (b == null)            head = a;        else//否则将前置节点b的后置节点指向a            b.after = a;        //同理如果后置节点时null ，则尾节点应是b        if (a == null)            tail = b;        else//否则更新后置节点a的前置节点为b            a.before = b;    }

7 查

LinkedHashMap重写了get()和getOrDefault()方法：

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

对比HashMap中的实现,LinkedHashMap只是增加了在成员变量(构造函数时赋值)accessOrder为true的情况下，要去回调void afterNodeAccess(Node<K,V> e)函数。

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

在afterNodeAccess()函数中，会将当前被访问到的节点e，移动至内部的双向链表的尾部。

    void afterNodeAccess(Node<K,V> e) { // move node to last        LinkedHashMap.Entry<K,V> last;//原尾节点        //如果accessOrder 是true ，且原尾节点不等于e        if (accessOrder && (last = tail) != e) {            //节点e强转成双向链表节点p            LinkedHashMap.Entry<K,V> p =                (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;            //p现在是尾节点， 后置节点一定是null            p.after = null;            //如果p的前置节点是null，则p以前是头结点，所以更新现在的头结点是p的后置节点a            if (b == null)                head = a;            else//否则更新p的前直接点b的后置节点为 a                b.after = a;            //如果p的后置节点不是null，则更新后置节点a的前置节点为b            if (a != null)                a.before = b;            else//如果原本p的后置节点是null，则p就是尾节点。 此时 更新last的引用为 p的前置节点b                last = b;            if (last == null) //原本尾节点是null  则，链表中就一个节点                head = p;            else {//否则 更新 当前节点p的前置节点为 原尾节点last， last的后置节点是p                p.before = last;                last.after = p;            }            //尾节点的引用赋值成p            tail = p;            //修改modCount。            ++modCount;        }    }

值得注意的是，afterNodeAccess()函数中，会修改modCount,因此当你正在accessOrder=true的模式下,迭代LinkedHashMap时，如果同时查询访问数据，也会导致fail-fast，因为迭代的顺序已经改变。

7.2 containsValue

它重写了该方法，相比HashMap的实现，更为高效。

    public boolean containsValue(Object value) {        //遍历一遍链表，去比较有没有value相等的节点，并返回        for (LinkedHashMap.Entry<K,V> e = head; e != null; e = e.after) {            V v = e.value;            if (v == value || (value != null && value.equals(v)))                return true;        }        return false;    }

对比HashMap，是用两个for循环遍历，相对低效。

    public boolean containsValue(Object value) {        Node<K,V>[] tab; V v;        if ((tab = table) != null && size > 0) {            for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {                for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {                    if ((v = e.value) == value ||                        (value != null && value.equals(v)))                        return true;                }            }        }        return false;    }

8 遍历

重写了entrySet()如下：

    public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {        Set<Map.Entry<K,V>> es;        //返回LinkedEntrySet        return (es = entrySet) == null ? (entrySet = new LinkedEntrySet()) : es;    }    final class LinkedEntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {        public final Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {            return new LinkedEntryIterator();        }    }

最终的EntryIterator:

    final class LinkedEntryIterator extends LinkedHashIterator        implements Iterator<Map.Entry<K,V>> {        public final Map.Entry<K,V> next() { return nextNode(); }    }    abstract class LinkedHashIterator {        //下一个节点        LinkedHashMap.Entry<K,V> next;        //当前节点        LinkedHashMap.Entry<K,V> current;        int expectedModCount;        LinkedHashIterator() {            //初始化时，next 为 LinkedHashMap内部维护的双向链表的扁头            next = head;            //记录当前modCount，以满足fail-fast            expectedModCount = modCount;            //当前节点为null            current = null;        }        //判断是否还有next        public final boolean hasNext() {            //就是判断next是否为null，默认next是head  表头            return next != null;        }        //nextNode() 就是迭代器里的next()方法 。        //该方法的实现可以看出，迭代LinkedHashMap，就是从内部维护的双链表的表头开始循环输出。        final LinkedHashMap.Entry<K,V> nextNode() {            //记录要返回的e。            LinkedHashMap.Entry<K,V> e = next;            //判断fail-fast            if (modCount != expectedModCount)                throw new ConcurrentModificationException();            //如果要返回的节点是null，异常            if (e == null)                throw new NoSuchElementException();            //更新当前节点为e            current = e;            //更新下一个节点是e的后置节点            next = e.after;            //返回e            return e;        }        //删除方法 最终还是调用了HashMap的removeNode方法        public final void remove() {            Node<K,V> p = current;            if (p == null)                throw new IllegalStateException();            if (modCount != expectedModCount)                throw new ConcurrentModificationException();            current = null;            K key = p.key;            removeNode(hash(key), key, null, false, false);            expectedModCount = modCount;        }    }

值得注意的就是：nextNode() 就是迭代器里的next()方法 。
该方法的实现可以看出，迭代LinkedHashMap，就是从内部维护的双链表的表头开始循环输出。
而双链表节点的顺序在LinkedHashMap的增、删、改、查时都会更新。以满足按照插入顺序输出，还是访问顺序输出。

总结

LinkedHashMap相对于HashMap的源码比，是很简单的。因为大树底下好乘凉。它继承了HashMap，仅重写了几个方法，以改变它迭代遍历时的顺序。这也是其与HashMap相比最大的不同。
在每次插入数据，或者访问、修改数据时，会增加节点、或调整链表的节点顺序。以决定迭代时输出的顺序。

• accessOrder ,默认是false，则迭代时输出的顺序是插入节点的顺序。若为true，则输出的顺序是按照访问节点的顺序。为true时，可以在这基础之上构建一个LruCache.
• LinkedHashMap并没有重写任何put方法。但是其重写了构建新节点的newNode()方法.在每次构建新节点时，将新节点链接在内部双向链表的尾部
• accessOrder=true的模式下,在afterNodeAccess()函数中，会将当前被访问到的节点e，移动至内部的双向链表的尾部。值得注意的是，afterNodeAccess()函数中，会修改modCount,因此当你正在accessOrder=true的模式下,迭代LinkedHashMap时，如果同时查询访问数据，也会导致fail-fast，因为迭代的顺序已经改变。
• nextNode() 就是迭代器里的next()方法 。
  该方法的实现可以看出，迭代LinkedHashMap，就是从内部维护的双链表的表头开始循环输出。
  而双链表节点的顺序在LinkedHashMap的增、删、改、查时都会更新。以满足按照插入顺序输出，还是访问顺序输出。
• 它与HashMap比，还有一个小小的优化，重写了containsValue()方法，直接遍历内部链表去比对value值是否相等。
*

那么，还有最后一个小问题？为什么它不重写containsKey()方法，也去循环比对内部链表的key是否相等呢？