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LinkedHashMap

 
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HashMap:

        put -> addEntry(新建一个Entry)

        get

        getEntry

 

LinkedHashMap:

       put -> addEntry(重写)

                新建一个Entry,然后将其加入header前

                e.addBefore(header)

 

       get -> 调用HashMap的getEntry - recordAccess(重写)

 

HashMap的get与getEntry

 

final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return e;
        }
        return null;
    }
	
	
	public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        int hash = hash(key.hashCode());
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
                return e.value;
        }
        return null;
    }

 

 

1. LinkedHashMap概述:

LinkedHashMap是HashMap的一个子类,它保留插入的顺序,如果需要输出的顺序和输入时的相同,那么就选用LinkedHashMap。

   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。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
   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。

 

根据链表中元素的顺序可以分为:按插入顺序的链表,和按访问顺序(调用get方法)的链表。  

默认是按插入顺序排序,如果指定按访问顺序排序,那么调用get方法后,会将这次访问的元素移至链表尾部,不断访问可以形成按访问顺序排序的链表。  可以重写removeEldestEntry方法返回true值指定插入元素时移除最老的元素。 

 

2. LinkedHashMap的实现:

   对于LinkedHashMap而言,它继承与HashMap、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:

类结构:

public class LinkedHashMap<K, V> extends HashMap<K, V> implements Map<K, V>  

 

 1) 成员变量:

   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:

 

//true表示按照访问顺序迭代,false时表示按照插入顺序
 private final boolean accessOrder;
  1. /** 
  2.  * 双向链表的表头元素。 
  3.  */  
  4. private transient Entry<K,V> header;  
  5.   
  6. /** 
  7.  * LinkedHashMap的Entry元素。 
  8.  * 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。 
  9.  */  
  10. private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {  
  11.     Entry<K,V> before, after;  
  12.     ……  
  13. }  

HashMap.Entry:

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final K key;
        V value;
        Entry<K,V> next;
        final int hash;

        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }
}

  

    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 
  1. public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
  2.     super(initialCapacity, loadFactor);  
  3.     accessOrder = false;  
  4. }  

    HashMap中的相关构造方法:

Java代码 
  1. public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
  2.     if (initialCapacity < 0)  
  3.         throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +  
  4.                                            initialCapacity);  
  5.     if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)  
  6.         initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;  
  7.     if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))  
  8.         throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +  
  9.                                            loadFactor);  
  10.   
  11.     // Find a power of 2 >= initialCapacity  
  12.     int capacity = 1;  
  13.     while (capacity < initialCapacity)  
  14.         capacity <<= 1;  
  15.   
  16.     this.loadFactor = loadFactor;  
  17.     threshold = (int)(capacity * loadFactor);  
  18.     table = new Entry[capacity];  
  19.     init();  
  20. }  

    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 
  1. void init() {  
  2.     header = new Entry<K,V>(-1nullnullnull);  
  3.     header.before = header.after = header;  
  4. }  

    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 recordAccess(HashMap m)  ,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。

HashMap.put:

 

public V put(K key, V value) {
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key.hashCode());
        int i = indexFor(hash, table.length);
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }

        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

 重写方法:

void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
            LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;
            if (lm.accessOrder) {
                lm.modCount++;
                remove();
                addBefore(lm.header);
            }
        }

 

 
  1. void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
  2.     // 调用create方法,将新元素以双向链表的的形式加入到映射中。  
  3.     createEntry(hash, key, value, bucketIndex);  
  4.   
  5.     // 删除最近最少使用元素的策略定义  
  6.     Entry<K,V> eldest = header.after;  
  7.     if (removeEldestEntry(eldest)) {  
  8.         removeEntryForKey(eldest.key);  
  9.     } else {  
  10.         if (size >= threshold)  
  11.             resize(2 * table.length);  
  12.     }  
  13. }  
Java代码 
  1. void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
  2.     HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];  
  3.     Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(hash, key, value, old);  
  4.     table[bucketIndex] = e;  
  5.     // 调用元素的addBrefore方法,将元素加入到哈希、双向链接列表。  
  6.     e.addBefore(header);  
  7.     size++;  
  8. }  
Java代码 
  1. private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {  
  2.     after  = existingEntry;  
  3.     before = existingEntry.before;  
  4.     before.after = this;  
  5.     after.before = this;  
  6. }  

   

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。

HashMap.containsValue:

public boolean containsValue(Object value) {
	if (value == null)
            return containsNullValue();

	Entry[] tab = table;
        for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
            for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
                if (value.equals(e.value))
                    return true;
	return false;
    }

 

 /*查找Map中是否包含给定的value,还是考虑到,LinkedHashMap拥有的双链表,在这里Override是为了提高迭代的效率。
 */
public boolean containsValue(Object value) {
        // Overridden to take advantage of faster iterator
        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;
    }

 

 

/*该transfer()是HashMap中的实现:遍历整个表的各个桶位,然后对桶进行遍历得到每一个Entry,重新hash到newTable中,
 //放在这里是为了和下面LinkedHashMap重写该法的比较,
 void transfer(Entry[] newTable) {
        Entry[] src = table;
        int newCapacity = newTable.length;
        for (int j = 0; j < src.length; j++) {
            Entry<K,V> e = src[j];
            if (e != null) {
                src[j] = null;
                do {
                    Entry<K,V> next = e.next;
                    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                    e.next = newTable[i];
                    newTable[i] = e;
                    e = next;
                } while (e != null);
            }
        }
    }
 */

 /**
 *transfer()方法是其父类HashMap调用resize()的时候调用的方法,它的作用是表扩容后,把旧表中的key重新hash到新的表中。
 *这里从写了父类HashMap中的该方法,是因为考虑到,LinkedHashMap拥有的双链表,在这里Override是为了提高迭代的效率。
 */
 void transfer(HashMap.Entry[] newTable) {
   int newCapacity = newTable.length;
   for (Entry<K, V> e = header.after; e != header; e = e.after) {
     int index = indexFor(e.hash, newCapacity);
     e.next = newTable[index];
     newTable[index] = e;
   }
 }

 

Java代码 
  1. public V get(Object key) {  
  2.     // 调用父类HashMap的getEntry()方法,取得要查找的元素。  
  3.     Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);  
  4.     if (e == null)  
  5.         return null;  
  6.     // 记录访问顺序。  
  7.     e.recordAccess(this);  
  8.     return e.value;  
  9. }  
Java代码 
  1. void recordAccess(HashMap<K,V> m) {  
  2.     LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;  
  3.     // 如果定义了LinkedHashMap的迭代顺序为访问顺序,  
  4.     // 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。  
  5.     if (lm.accessOrder) {  
  6.         lm.modCount++;  
  7.         remove();  
  8.         addBefore(lm.header);  
  9.     }  
  10. }  

 

/**
         * Removes this entry from the linked list.
         */
        private void remove() {
            before.after = after;
            after.before = before;
        }

 

 

 /**clear链表,设置header为初始状态*/
 public void clear() {
  super.clear();
  header.before = header.after = 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 
  1. 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 
  1. public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
  2.     super(initialCapacity, loadFactor);  
  3.     accessOrder = false;  
  4. }  

    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 
  1. public LinkedHashMap(int initialCapacity,  
  2.          float loadFactor,  
  3.                      boolean accessOrder) {  
  4.     super(initialCapacity, loadFactor);  
  5.     this.accessOrder = accessOrder;  
  6. }  

    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。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。

 

当有新元素加入Map的时候会调用Entry的addEntry方法,会调用removeEldestEntry方法,这里就是实现LRU元素过期机制的地方,默认的情况下removeEldestEntry方法只返回false表示元素永远不过期。

Java代码   收藏代码
  1.   /** 
  2.     * This override alters behavior of superclass put method. It causes newly 
  3.     * allocated entry to get inserted at the end of the linked list and 
  4.     * removes the eldest entry if appropriate. 
  5.     */  
  6.    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
  7.        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);  
  8.   
  9.        // Remove eldest entry if instructed, else grow capacity if appropriate  
  10.        Entry<K,V> eldest = header.after;  
  11.        if (removeEldestEntry(eldest)) {  
  12.            removeEntryForKey(eldest.key);  
  13.        } else {  
  14.            if (size >= threshold)   
  15.                resize(2 * table.length);  
  16.        }  
  17.    }  
  18.   
  19.    /** 
  20.     * This override differs from addEntry in that it doesn't resize the 
  21.     * table or remove the eldest entry. 
  22.     */  
  23.    void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
  24.        HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];  
  25. Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(hash, key, value, old);  
  26.        table[bucketIndex] = e;  
  27.        e.addBefore(header);  
  28.        size++;  
  29.    }  
  30.   
  31.    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {  
  32.        return false;  
  33.    }  

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 
  1. private static final int MAX_ENTRIES = 100;  
  2. protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {  
  3.     return size() > MAX_ENTRIES;  
  4. }  

 来源:http://zhangshixi.iteye.com/blog/673789

参考:http://hi.baidu.com/yao1111yao/blog/item/3043e2f5657191f07709d7bb.html

部分修改。

 

 

使用LinkedHashMap构建LRU的Cache

http://tomyz0223.iteye.com/blog/1035686

基于LinkedHashMap实现LRU缓存调度算法原理及应用

http://woming66.iteye.com/blog/1284326

 

 

其实LinkedHashMap几乎和HashMap一样,不同的是它定义了一个Entry<K,V> header,这个header不是放在Table里,它是额外独立出来的。LinkedHashMap通过继承hashMap中的Entry<K,V>,并添加两个属性Entry<K,V>  before,after,和header结合起来组成一个双向链表,来实现按插入顺序或访问顺序排序。

 

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