core java（二）LinkedHashMap的原理和使用

1. LinkedHashMap综述：

        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,这点应该是和HashMap比较大的区别了。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用null值和null键，这点和HashMap一样。

         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，所以说LinkedHashMap是有序的。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：

1) Entry元素：
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：

/** * 双向链表的表头元素。 */ private transient Entry<K,V> header; /** * LinkedHashMap的Entry元素。 * 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。 */ private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> { Entry<K,V> before, after; …… 
}

可以使用一张图来表示LinkedHashmap的存储形式：

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。

//Java代码 public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { super(initialCapacity, loadFactor); accessOrder = false; } //HashMap中的相关构造方法：//Java代码 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(); } 

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。

源代码：

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

形成如图所示的初始化的存储结构：

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 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，这个部分在算法中有过涉及，不做过多的说明。

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

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。

//Java代码 public V get(Object key) { // 调用父类HashMap的getEntry()方法，取得要查找的元素。 Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key); if (e == null) return null; // 记录访问顺序。 e.recordAccess(this); return e.value; } //Java代码 void recordAccess(HashMap<K,V> m) { LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m; // 如果定义了LinkedHashMap的迭代顺序为访问顺序， // 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。 if (lm.accessOrder) { lm.modCount++; remove(); addBefore(lm.header); } } 

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
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：

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { super(initialCapacity, loadFactor); accessOrder = false; } 

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：

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder) { super(initialCapacity, loadFactor); this.accessOrder = accessOrder; } 

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，在将新条目插入到映射后，put和 putAll将调用此方法。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。

 protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {        return false;    }

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。

private static final int MAX_ENTRIES = 100; protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) { return size() > MAX_ENTRIES; }

下面的一个例子，可以比较形象的说明这个问题：

public class Snippet {public static void main(String[] args){LinkedHashMap hashMap = new LinkedHashMap(10, 0.75f, true);for (int i = 0; i < 6; i++) {   hashMap.put("key"+i, i);  }  System.out.println(hashMap);     hashMap.get("key2");  System.out.println(hashMap);     hashMap.get("key3");  System.out.println(hashMap); }}

输出为：

{key0=0, key1=1, key2=2, key3=3, key4=4, key5=5}{key0=0, key1=1, key3=3, key4=4, key5=5, key2=2}{key0=0, key1=1, key4=4, key5=5, key2=2, key3=3}

参考：LinkedHashMap的深入学习