本文转载自joemsu,原文连接 【JDK1.8】JDK1.8集合源码阅读——LinkedHashMap

LinkedHashMap的数据结构

可以从上图中看到,LinkedHashMap数据结构相比较于HashMap来说,添加了双向指针,分别指向前一个节点——before和后一个节点——after,从而将所有的节点已链表的形式串联一起来,从名字上来看LinkedHashMap与HashMap有一定的联系,实际上也确实是这样,LinkedHashMap继承了HashMap,重写了HashMap的一部分方法,从而加入了链表的实现。

本节我们将结合HashMap的部分源码一起分析一下LinkedHashMap。

LinkedHashMap的继承关系

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

LinkedHashMap的成员变量

// 用于指向双向链表的头部
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;
//用于指向双向链表的尾部
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;
/**
* 用来指定LinkedHashMap的迭代顺序,
* true则表示按照基于访问的顺序来排列,意思就是最近使用的entry,放在链表的最末尾
* false则表示按照插入顺序来
*/
final boolean accessOrder;

注意:accessOrder的final关键字,说明我们要在构造方法里给它初始化。

LinkedHashMap的构造方法

跟HashMap的构造方法类似,里面唯一的区别就是添加了前面提到的accessOrder,默认赋值为false——按照插入顺序来排列

//多了一个 accessOrder的参数,用来指定按照LRU排列方式还是顺序插入的排序方式
public LinkedHashMap(int initialCapacity,
float loadFactor,
boolean accessOrder) {
super(initialCapacity, loadFactor);
this.accessOrder = accessOrder;
}

LinkedHashMap的get()方法

public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
//调用HashMap的getNode的方法,详见上一篇HashMap源码解析
if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)
return null;
//在取值后对参数accessOrder进行判断,如果为true,执行afterNodeAccess
if (accessOrder)
afterNodeAccess(e);
return e.value;
}

从上面的代码可以看到,LinkedHashMap的get方法,调用HashMap的getNode方法后,对accessOrder的值进行了判断,我们之前提到:

accessOrder为true则表示按照基于访问的顺序来排列,意思就是最近使用的entry,放在链表的最末尾

由此可见,afterNodeAccess(e)就是基于访问的顺序排列的关键,让我们来看一下它的代码:

//此函数执行的效果就是将最近使用的Node,放在链表的最末尾
void afterNodeAccess(Node<K,V> e) {
LinkedHashMap.Entry<K,V> last;
//仅当按照LRU原则且e不在最末尾,才执行修改链表,将e移到链表最末尾的操作
if (accessOrder && (last = tail) != e) {
//将e赋值临时节点p, b是e的前一个节点, a是e的后一个节点
LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
(LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
//设置p的后一个节点为null,因为执行后p在链表末尾,after肯定为null
p.after = null;
//p前一个节点不存在,情况一
if (b == null) // ①
head = a;
else
b.after = a;
if (a != null)
a.before = b;
//p的后一个节点不存在,情况二
else // ②
last = b;
//情况三
if (last == null) // ③
head = p;
//正常情况,将p设置为尾节点的准备工作,p的前一个节点为原先的last,last的after为p
else {
p.before = last;
last.after = p;
}
//将p设置为尾节点
tail = p;
// 修改计数器+1
++modCount;
}
}

标注的情况如下图所示(特别说明一下,这里是显示链表的修改后指针的情况,实际上在桶里面的位置是不变的,只是前后的指针指向的对象变了):

下面来简单说明一下:

  • 正常情况下:查询的p在链表中间,那么将p设置到末尾后,它原先的前节点b和后节点a就变成了前后节点;

  • 情况一:p为头部,前一个节点b不存在,那么考虑到p要放到最后面,则设置p的后一个节点a为head;
  • 情况二:p为尾部,后一个节点a不存在,那么考虑到统一操作,设置last为b;
  • 情况三:p为链表里的第一个节点,head=p。

LinkedHashMap的put()方法

接下来,让我们来看一下LinkedHashMap是怎么插入Entry的:LinkedHashMap的put方法调用的还是HashMap里的put,不同的是重写了里面的部分方法:

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
...
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
...
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
...
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
...
afterNodeAccess(e);
...
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}

这里省略了部分代码,LinkedHashMap将其中newNode方法以及之前设置下的钩子方法afterNodeAccess和afterNodeInsertion进行了重写,从而实现了加入链表的目的:

Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> e) {
//秘密就在于 new的是自己的Entry类,然后调用了linkedNodeLast
LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
new LinkedHashMap.Entry<K,V>(hash, key, value, e);
linkNodeLast(p);
return p;
} //顾名思义就是把新加的节点放在链表的最后面
private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry<K,V> p) {
//将tail给临时变量last
LinkedHashMap.Entry<K,V> last = tail;
//把new的Entry给tail
tail = p;
//若没有last,说明p是第一个节点,head=p
if (last == null)
head = p;
//否则就把p的before指针指向last,last的after指针指向p
else {
p.before = last;
last.after = p;
}
} //这里把TreeNode的重写也加了进来,因为putTreeVal里有调用了这个
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;
} //插入后把最老的Entry删除,不过removeEldestEntry总是返回false,所以不会删除,估计又是一个钩子方法给子类用的
void afterNodeInsertion(boolean evict) {
LinkedHashMap.Entry<K,V> first;
if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) {
K key = first.key;
removeNode(hash(key), key, null, false, true);
}
} protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {
return false;
}

总结:设计者灵活的运用了Override,以及设置的钩子方法,实现了双向链表。

LinkedHashMap的remove()方法

remove里面也设置了一个钩子方法:

final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
boolean matchValue, boolean movable) {
...
//node即是要删除的节点
afterNodeRemoval(node);
...
}
void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) {
//与afterNodeAccess一样,记录e的前后节点b,a
LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
(LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
//p已删除,前后指针都设置为null,便于GC回收
p.before = p.after = null;
//与afterNodeAccess一样类似,一顿判断,然后b,a互为前后节点
if (b == null)
head = a;
else
b.after = a;
if (a == null)
tail = b;
else
a.before = b;
}

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