面试必备：LinkedHashMap源码解析（JDK8）

本文主要是介绍面试必备：LinkedHashMap源码解析（JDK8），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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 nullmap.put("5", null);//5iterator = map.entrySet().iterator();while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.next());}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

输出：

1=a
2=b
3=c
4=d
以下是accessOrder=true的情况:
1=a
2=b
4=d
3=e
null=null
5=null
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

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);}}
1
2
3
4
5
6

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;
1
2
3
4
5

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LruCachfinal 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);}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33

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;}}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

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

    // Callbacks to allow LinkedHashMap post-actionsvoid afterNodeAccess(Node<K,V> p) { }//访问元素之后调用，accessOrder为true的情况下，将访问的元素移到链表末尾，更新双向链表
void afterNodeInsertion(boolean evict) { }//新增元素之后调用，根据evict判断是否需要删除最老插入的节点void afterNodeRemoval(Node<K,V> p) { }//移除元素之后调用，更新双向链表
1
2
3
4

    //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 eldestLinkedHashMap.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trueprotected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {return false;}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

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) { // unlinkLinkedHashMap.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aif (b == null)head = a;else//否则将前置节点b的后置节点指向ab.after = a;//同理如果后置节点时null ，则尾节点应是bif (a == null)tail = b;else//否则更新后置节点a的前置节点为ba.before = b;}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

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;}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

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;}
1
2
3
4

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 lastLinkedHashMap.Entry<K,V> last;//原尾节点//如果accessOrder 是true ，且原尾节点不等于eif (accessOrder && (last = tail) != e) {//节点e强转成双向链表节点pLinkedHashMap.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nullp.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aif (b == null)head = a;else//否则更新p的前直接点b的后置节点为 ab.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bif (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blast = 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pp.before = last;last.after = p;}//尾节点的引用赋值成ptail = p;//修改modCount。++modCount;}}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

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;}
1
2
3
4
5
6
7
8
9

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;}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

8 遍历

重写了entrySet()如下：

    public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {Set<Map.Entry<K,V>> es;//返回LinkedEntrySetreturn (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();}}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

最终的EntryIterator:

    final class LinkedEntryIterator extends LinkedHashIteratorimplements 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-fastexpectedModCount = modCount;//当前节点为nullcurrent = null;}//判断是否还有nextpublic 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-fastif (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ecurrent = e;//更新下一个节点是e的后置节点next = e.after;//返回ereturn 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;}}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57

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。

这篇关于面试必备：LinkedHashMap源码解析（JDK8）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

---