面试必备:LinkedHashMap源码解析(JDK8)
Posted 张旭童
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了面试必备:LinkedHashMap源码解析(JDK8)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
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1 概述
在上文中,我们已经聊过了HashMap
,本篇是基于上文的基础之上。所以如果没看过上文,请先阅读面试必备:HashMap源码解析(JDK8)
本文将从几个常用方法下手,来阅读LinkedHashMap
的源码。
按照从构造方法->常用API(增、删、改、查)的顺序来阅读源码,并会讲解阅读方法中涉及的一些变量的意义。了解LinkedHashMap
的特点、适用场景。
如果本文中有不正确的结论、说法,请大家提出和我讨论,共同进步,谢谢。
2 概要
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 null
map.put("5", null);//5
iterator = map.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext())
System.out.println(iterator.next());
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
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);
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;
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LruCach
final 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);
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;
以及HashMap
专门预留给LinkedHashMap
的afterNodeAccess() afterNodeInsertion() afterNodeRemoval()
方法。
// Callbacks to allow LinkedHashMap post-actions
void afterNodeAccess(Node<K,V> p)
void afterNodeInsertion(boolean evict)
void afterNodeRemoval(Node<K,V> p)
//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 eldest
LinkedHashMap.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true
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest)
return false;
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,
方法中回调,
boolean matchValue, boolean movable)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) // unlink
LinkedHashMap.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a
if (b == null)
head = a;
else//否则将前置节点b的后置节点指向a
b.after = a;
//同理如果后置节点时null ,则尾节点应是b
if (a == null)
tail = b;
else//否则更新后置节点a的前置节点为b
a.before = b;
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;
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;
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 last
LinkedHashMap.Entry<K,V> last;//原尾节点
//如果accessOrder 是true ,且原尾节点不等于e
if (accessOrder && (last = tail) != e)
//节点e强转成双向链表节点p
LinkedHashMap.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null
p.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a
if (b == null)
head = a;
else//否则更新p的前直接点b的后置节点为 a
b.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b
if (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b
last = 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p
p.before = last;
last.after = p;
//尾节点的引用赋值成p
tail = p;
//修改modCount。
++modCount;
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;
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;
8 遍历
重写了entrySet()
如下:
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()
Set<Map.Entry<K,V>> es;
//返回LinkedEntrySet
return (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();
最终的EntryIterator:
final class LinkedEntryIterator extends LinkedHashIterator
implements 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-fast
expectedModCount = modCount;
//当前节点为null
current = null;
//判断是否还有next
public 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-fast
if (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e
current = e;
//更新下一个节点是e的后置节点
next = e.after;
//返回e
return 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;
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。 - *
那么,还有最后一个小问题?为什么它不重写containsKey()
方法,也去循环比对内部链表的key是否相等呢?
以上是关于面试必备:LinkedHashMap源码解析(JDK8)的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章