(11) java集合 ---- LinkedHashMap和HashMap等Map的比较使用以及 LinkedHashMap的实现原理

来源：互联网发布：微信朋友圈发淘宝链接编辑：程序博客网时间：2024/05/24 11:13

import java.util.HashMap;import java.util.Iterator;import java.util.LinkedHashMap;import java.util.Map;public class TestLinkedHashMap {   public static void main(String args[])  {   System.out.println("*************************LinkedHashMap*************");   Map<Integer,String> map = new LinkedHashMap<Integer,String>();   map.put(6, "apple");   map.put(3, "banana");   map.put(2,"pear");      for (Iterator it =  map.keySet().iterator();it.hasNext();)   {    Object key = it.next();    System.out.println( key+"="+ map.get(key));   }      System.out.println("*************************HashMap*************");   Map<Integer,String> map1 = new  HashMap<Integer,String>();   map1.put(6, "apple");   map1.put(3, "banana");   map1.put(2,"pear");      for (Iterator it =  map1.keySet().iterator();it.hasNext();)   {    Object key = it.next();    System.out.println( key+"="+ map1.get(key));   }  }}

运行结果如下:

*************************LinkedHashMap*************
6=apple
3=banana
2=pear
*************************HashMap**************************
2=pear
6=apple
3=banana

分析:LinkedHashmap 的特点是put进去的对象位置未发生变化,而HashMap会发生变化. （hashmap一开始就说过不保证顺序）

再普及下：

java为数据结构中的映射定义了一个接口java.util.Map;它有四个实现类,分别是

HashMap

Hashtable

LinkedHashMap （是HashMap的子类）

TreeMap.

Map主要用于存储健值对，根据键得到值，因此不允许键重复(重复了覆盖了),但允许值重复。

Hashmap 是一个最常用的Map,它根据键的HashCode值存储数据,根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度，遍历时，取得数据的顺序是完全随机的。 HashMap最多只允许一条记录的键为Null;允许多条记录的值为 Null;HashMap不支持线程的同步，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap;可能会导致数据的不一致。如果需要同步，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有同步的能力，或者使用ConcurrentHashMap。

Hashtable与 HashMap类似,它继承自Dictionary类，不同的是:（1）它不允许记录的键或者值为空;（2）它支持线程的同步，即任一时刻只有一个线程能写Hashtable,因此也导致了 Hashtable在写入时会比较慢。

LinkedHashMap 是HashMap的一个子类（public class LinkedHashMap<K,V> extends HashMap<K,V> implements Map<K,V>），保存了记录的插入顺序，在用Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的.也可以在构造时用带参数，按照应用次数排序。在遍历的时候会比HashMap慢，不过有种情况例外，当HashMap容量很大，实际数据较少时，遍历起来可能会比 LinkedHashMap慢，因为LinkedHashMap的遍历速度只和实际数据有关，和容量无关，而HashMap的遍历速度和他的容量有关。

TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序,默认是按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用Iterator 遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。

一般情况下，我们用的最多的是HashMap,在Map 中插入、删除和定位元素，HashMap 是最好的选择。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键，那么TreeMap会更好。如果需要输出的顺序和输入的相同,那么用LinkedHashMap 可以实现,它还可以按读取顺序来排列.

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1. LinkedHashMap概述：

HashMap是Map接口的哈希表和链接（就是单向链表哦）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。（resize的时候需要重新定址）
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。

2. LinkedHashMap的实现：

对于LinkedHashMap而言，它继承于HashMap （LinkedHashMap是 HashMap的子类）、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：

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：

Java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;  
    ……  
}  

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  
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。

Java代码  
void init() {  
    header = new Entry<K,V>(-1, null, null, null);  
    header.before = header.after = header;   //有点linkedList的感觉了 
}  

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voidaddEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) 和voidcreateEntry(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。

(1)put -->存在替换返回旧值，不存在插入 addEntry方法，在addEntry方法中涉及到resize方法，在resize方法中设计transfer方法。

(2)构造方法public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) 中调用putAllForCreate方法再调用putForCreate(e.getKey(), e.getValue());方法，再调用 createEntry(hash, key, value, i);方法。

  void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {Entry<K,V> e = table[bucketIndex];        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);        size++;    }

(3) hashmap的putAll方法底层调用的是 put方法。

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) {  //在existingEntry之前插入this 
    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：

Java代码  
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：

Java代码  
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。

Java代码  
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。

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

0 0