Java集合框架：LinkedHashMap

  如无特殊说明，本文以jdk7为准进行说明。

package java.util;import java.io.*;public class LinkedHashMap<K,V>    extends HashMap<K,V>    implements Map<K,V>{}

  可以看到LinkedHashMap继承了HashMap，那么LinkedHashMap又有什么特点呢？
  LinkedHashMap是Hash表和链表的实现，并且依靠着双向链表保证了迭代顺序是插入的顺序。非线程安全。
  首先来段代码（与HashMap那篇类似）：

        Map<String,Integer> map = new LinkedHashMap<>();        map.put("s1", 1);        map.put("s2", 2);        map.put("s3", 3);        map.put("s4", 4);        map.put("s5", 5);        map.put(null, 9);        map.put("s6", 6);        map.put("s7", 7);        map.put("s8", 8);        map.put(null, 11);        for(Map.Entry<String,Integer> entry:map.entrySet())        {            System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());        }        System.out.println(map);

  输出结果：

s1:1s2:2s3:3s4:4s5:5null:11s6:6s7:7s8:8{s1=1, s2=2, s3=3, s4=4, s5=5, null=11, s6=6, s7=7, s8=8}

  通过结果可以看到，LinkedHashMap会记录插入的顺序，允许null的键值，当key值重复时，后面的会替换前面的。
  通过工作看下LinkedHashMap的结构图(ppt画图不容易，求点赞~)

  可以看到LinkedHashMap比HashMap多了一个头指针head（private权限），header指针是一个标记指针不存储任何数据。标记after和before两个指针。
  可以看到bullet的实体Entry也比HashMap的Entry多了before和after两个指针。（private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V>{Entry<K,V> before, after;} ）

  LinkedHashMap还有一个私有变量accessOrder（private final boolean accessOrder；），默认为false，即按照插入顺序遍历，譬如开篇的例子中，如果设置为true则按照访问顺序遍历，只能通过这个构造函数设置：

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

  接下来举个例子（和开篇的例子类似）：

 Map<String,Integer> map = new LinkedHashMap<>(16,0.75f,true);        map.put("s1", 1);        map.put("s2", 2);        map.put("s3", 3);        map.put("s4", 4);        map.put("s5", 5);        map.put(null, 9);        map.put("s6", 6);        map.put("s7", 7);        map.put("s8", 8);        map.put(null, 11);        map.get("s6");        for(Map.Entry<String,Integer> entry:map.entrySet())        {            System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());        }

  输出结果：

s1:1s2:2s3:3s4:4s5:5s7:7s8:8null:11s6:6

  可以看到遍历顺序改为了访问顺序。

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如果将上面的遍历方式改为：

        for(Iterator<String> iterator = map.keySet().iterator();iterator.hasNext();)        {            String name = iterator.next();            System.out.println(name+"->"+map.get(name));        }

运行结果出人意料：

s1->1Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException    at java.util.LinkedHashMap$LinkedHashIterator.nextEntry(Unknown Source)    at java.util.LinkedHashMap$KeyIterator.next(Unknown Source)    at collections.map.LinkedHashMapTest.main(LinkedHashMapTest.java:33)

  LinkedHashMap非但没有排序，反而程序出现了异常，这是为什么呢？
  ConcurrentModificationException异常一般会在集合迭代过程中被修改事抛出。不仅仅是LinkedHashMap,所有的集合都不允许在迭代器模式中修改集合的结构。一般认为，put()、remove()方法会修改集合的结构，因此不能在迭代器中使用。但是，这段代码中并没有出现类似修改集合结构的代码，为何也会发生这样的问题？
  问题就出在get()方法上。虽然一般认为get()方法是只读的，但是当前的LinkedHashMap缺工作在按照元素访问顺序排序的模式中，get()方法会修改LinkedHashMap中的链表结构，以便将最近访问的元素放置到链表的末尾，因此，这个操作便引起了这个错误。所以，当LinkedHashMap工作在这个模式时，不能再迭代器中使用get()操作。Map的遍历建议使用entrySet的方式。

不要在迭代器模式中修改被迭代的集合。如果这么做，就会抛出ConcurrentModificationException异常。这个特性适用于所有的集合类，包括HashMap,Vector,ArrayList等。

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  LinkedHashMap可以根据访问顺序排序。那这个功能有什么牛逼之处呢？提示一下：LRU
  LinkedHashMap提供了一个protected的方法：

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

  LinkedHashMap中的put方法直接继承HashMap的put方法，并没有重写，但是put方法中需要用到addEntry方法，并且LinkedHashMap对其进行了重写如下：

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {        super.addEntry(hash, key, value, bucketIndex);        // Remove eldest entry if instructed        Entry<K,V> eldest = header.after;        if (removeEldestEntry(eldest)) {            removeEntryForKey(eldest.key);        }    }

  方法中调用了removeEldestEntry()方法，如果重写这个方法就可以实现LRU。
  譬如：

package collections;import java.util.Map;public class LRUCache {    private int capacity;    private Map<Integer, Integer> cache;    public LRUCache(final int capacity) {        this.capacity = capacity;        this.cache = new java.util.LinkedHashMap<Integer, Integer> (capacity, 0.75f, true) {            // 定义put后的移除规则，大于容量就删除eldest            protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<Integer, Integer> eldest) {                return size() > capacity;            }        };    }    public int get(int key) {        if (cache.containsKey(key)) {            return cache.get(key);        } else            return -1;    }    public void set(int key, int value) {        cache.put(key, value);    }}

  引用《关于Java集合的小抄》来做一下总结：
  扩展HashMap增加双向链表的实现，号称是最占内存的数据结构。支持iterator()时按Entry的插入顺序来排序(但是更新不算， 如果设置accessOrder属性为true，则所有读写访问都算)。
  实现上是在Entry上再增加属性before/after指针，插入时把自己加到Header Entry的前面去。如果所有读写访问都要排序，还要把前后Entry的before/after拼接起来以在链表中删除掉自己。

参考资料：
1. 《Java LinkedHashMap工作原理及实现》
2. 《关于Java集合的小抄》
3. 《Java程序优化》葛一鸣等编著