LinkedHashMap在Map的基础上进行了扩展,提供了按序访问的能力。这个顺序通过accessOrder控制,可以是结点的插入顺序,也可以是结点的访问时间顺序。
LinkedHashMap还提供了removeEldestEntry方法,可以用来删除最老访问结点。
通过accessOrder和removeEldestEntry可以用来实现LRU缓存。
如图所示,LinkedHashMap实现顺序访问的方法比较简单,在HashMap实现之外,还维护了一个双向链表。每当插入结点时,不仅要在Map中维护,还需要在链表中进行维护。HashMap中的put, get等方法都提供了一些钩子方法,如 afterNodeAccess
、 afterNodeInsertion
和 afterNodeRemoval
等。通过这些方法,LinkedHashMap可以对这些结点进行一些特性化的维护。
当遍历LinkedHashMap时通过遍历链表代替遍历Map中的各个槽,从而实现按序访问。
/** * LinkedHashMap普通的链表结点,继承了HashMap的Node,在此基础上 * 对每个Node添加了before和after指针。LinkedHashMap在HashMap的 * 基础上,还维护了一个双向链表,链表中的结点就是Map中的每个结点, * 通过此链表,LinkedHashMap就实现了维护结点顺序的目的 */ 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); } } /** * 双向链表的头结点 */ transient LinkedHashMap.Entry<K, V> head; /** * 双向链表的尾结点 */ transient LinkedHashMap.Entry<K, V> tail; /** * true-按访问顺序(最早操作过的结点靠前) * false-按插入顺序遍历(最早插入的结点靠前) * * @serial */ final boolean accessOrder; 复制代码
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); // 创建一个key-value对时,不仅要放入map中,还有放入LinkedHashMap // 内置的双向链表中,用来维护插入顺序 linkNodeLast(p); return p; } Node<K, V> replacementNode(Node<K, V> p, Node<K, V> next) { LinkedHashMap.Entry<K, V> q = (LinkedHashMap.Entry<K, V>) p; LinkedHashMap.Entry<K, V> t = new LinkedHashMap.Entry<K, V>(q.hash, q.key, q.value, next); // 用t结点代替q结点在双向链表中的位置 transferLinks(q, t); return t; } TreeNode<K, V> newTreeNode(int hash, K key, V value, Node<K, V> next) { TreeNode<K, V> p = new TreeNode<K, V>(hash, key, value, next); linkNodeLast(p); return p; } TreeNode<K, V> replacementTreeNode(Node<K, V> p, Node<K, V> next) { LinkedHashMap.Entry<K, V> q = (LinkedHashMap.Entry<K, V>) p; TreeNode<K, V> t = new TreeNode<K, V>(q.hash, q.key, q.value, next); transferLinks(q, t); return t; } 复制代码
// 在双向链表尾部添加结点 private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry<K, V> p) { LinkedHashMap.Entry<K, V> last = tail; tail = p; if (last == null) head = p; else { p.before = last; last.after = p; } } // 使用dst结点覆盖src结点在双向链表中的位置 private void transferLinks(LinkedHashMap.Entry<K, V> src, LinkedHashMap.Entry<K, V> dst) { LinkedHashMap.Entry<K, V> b = dst.before = src.before; LinkedHashMap.Entry<K, V> a = dst.after = src.after; if (b == null) head = dst; else b.after = dst; if (a == null) tail = dst; else a.before = dst; } /** * 每次插入新Node时,是否需要删除最老的结点。 * * @return true-删除最老结点,false-不删除 */ protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest) { return false; } 复制代码
public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { super(initialCapacity, loadFactor); accessOrder = false; } public LinkedHashMap(int initialCapacity) { super(initialCapacity); accessOrder = false; } public LinkedHashMap() { super(); accessOrder = false; } public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) { super(); accessOrder = false; putMapEntries(m, false); } /** * 可以指定遍历结点的顺序 * * @param accessOrder true-按访问顺序(最早操作过的结点靠前) * false-按插入顺序遍历(最早插入的结点靠前) */ public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder) { super(initialCapacity, loadFactor); this.accessOrder = accessOrder; } 复制代码
// 重写HashMap中提供给LinkedHashMap的钩子方法 /** * HashMap 调用remove方法后,会调用这个钩子方法,e为删除的结点 */ void afterNodeRemoval(Node<K, V> e) { // p = e; b = p.before; a = p.after; LinkedHashMap.Entry<K, V> p = (LinkedHashMap.Entry<K, V>) e, b = p.before, a = p.after; // 从双向链表中删除p结点 p.before = p.after = null; if (b == null) head = a; else b.after = a; if (a == null) tail = b; else a.before = b; } /** * HashMap 调用put等方法后,会调用这个钩子方法 * * @param evict false-table处于创建模式(即通过构造方法调用) */ void afterNodeInsertion(boolean evict) { LinkedHashMap.Entry<K, V> first; // 如果map中存在元素,且需要删除eldest元素,则从链表和Map中 // 删除双向链表头结点。removeEldestEntry在LinkedHashMap默认返回 // false。该方法可以用来实现LRU缓存 if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) { K key = first.key; removeNode(hash(key), key, null, false, true); } } /** * HashMap 调用put, get等方法后,会调用这个钩子方法,更改最新访问时间。 * 可以用来实现LRU缓存 * * @param e 最近操作过的结点 */ void afterNodeAccess(Node<K, V> e) { LinkedHashMap.Entry<K, V> last; // 如果accessOrder为true,代表按最新遍历时间维护链表 // 则将e移至链表尾部 if (accessOrder && (last = tail) != e) { LinkedHashMap.Entry<K, V> p = (LinkedHashMap.Entry<K, V>) e, b = p.before, a = p.after; p.after = null; if (b == null) head = a; else b.after = a; if (a != null) a.before = b; else last = b; if (last == null) head = p; else { p.before = last; last.after = p; } tail = p; ++modCount; } } 复制代码
public boolean containsValue(Object value) { // 因为LinkedHashMap中使用双向链表维护了所有Node,所以只需要遍历 // 双向链表即可遍历所有Node。而不用遍历Map。 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; } public V get(Object key) { Node<K, V> e; // 寻找key对应结点 if ((e = getNode(hash(key), key)) == null) return null; // 如果需要按访问时间排序,则更新结点在双向链表中的位置 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; } public void clear() { super.clear(); head = tail = null; } public void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) { if (action == null) throw new NullPointerException(); int mc = modCount; // 覆写了遍历方法,用遍历双向链表代替遍历map,从而实现了按序遍历。 for (LinkedHashMap.Entry<K, V> e = head; e != null; e = e.after) action.accept(e.key, e.value); if (modCount != mc) throw new ConcurrentModificationException(); } 复制代码
abstract class LinkedHashIterator { // 下一个要遍历的结点 LinkedHashMap.Entry<K, V> next; // 上一个遍历过的结点 LinkedHashMap.Entry<K, V> current; // 版本号 int expectedModCount; LinkedHashIterator() { next = head; expectedModCount = modCount; current = null; } public final boolean hasNext() { return next != null; } final LinkedHashMap.Entry<K, V> nextNode() { LinkedHashMap.Entry<K, V> e = next; if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); if (e == null) throw new NoSuchElementException(); current = e; // 遍历双向链表的下一个结点 next = e.after; return e; } 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; } } 复制代码