LinkedHashMap与HashMap的区别

Posted 2021-08-13 长江很多号

码字不易，转载请注明出处喔：https://blog.csdn.net/newchenxf/article/details/118607174

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这又是一道面试题。所以这里先给一些结论，然后分析代码。

1. 总结

LinkedHashMap继承HashMap，所以拥有绝大部分HashMap的特性（更多细节见：https://blog.csdn.net/newchenxf/article/details/118516553）。

这包括，存储用数组，数组大小动态扩大。线程不安全，key可以为null等等。

1.1 关键区别

HashMap因为index是随机生成的，所以每次put，存放的位置是无序的。(虽然节点类有next，但这个单链表仅是在同一个index的坑位，是串联的^^)

LinkedHashMap通过额外维护一个双向链表，来保证迭代顺序。所以它是有序的。即，它是有办法知道谁先入，谁后入的。当然，为此也增加了时间/空间的开销。

2. 细化分析

2.1 额外增加的双向链表定义

    /**
     * LinkedEntry adds nxt/prv double-links to plain HashMapEntry.
     */
    static class LinkedEntry<K, V> extends HashMapEntry<K, V> {
        LinkedEntry<K, V> nxt;
        LinkedEntry<K, V> prv;

        /** Create the header entry */
        LinkedEntry() {
            super(null, null, 0, null);
            nxt = prv = this;
        }

        /** Create a normal entry */
        LinkedEntry(K key, V value, int hash, HashMapEntry<K, V> next,
                    LinkedEntry<K, V> nxt, LinkedEntry<K, V> prv) {
            super(key, value, hash, next);
            this.nxt = nxt;
            this.prv = prv;
        }
    }

就是继承HashMap的内部类HashMapEntry，然后新增了2个指针nxt & prv，指向前后节点,所以，它变成了一个双向链表的节点类。

2.2 额外增加的成员变量

相比HashMap，额外加了2个成员变量。分别是 双向链表 头节点header （在LinkedHashMap构造函数初始化）和 标志位accessOrder (值为true时，表示按照访问顺序迭代；值为false时，表示按照插入顺序迭代)。

定义如下：

    // 双向链表的表头元素
    transient LinkedEntry<K, V> header;

    //true表示按照访问顺序迭代，false时表示按照插入顺序, 默认false
    private final boolean accessOrder;

2.3 数据插入

数据插入用put函数，这个直接用了HashMap的实现，没有override。
put函数基本是做三件事，一是根据key的hashcode，生成数组的index；二是看数据量，看要不要扩容；三是添加值，即addNewEntry。

LinkedHashMap倒是重写了addNewEntry。我们来看一下这个函数的实现。

    @Override void addNewEntry(K key, V value, int hash, int index) {
        LinkedEntry<K, V> header = this.header;

		//....省略部分不重要代码

        // Create new entry, link it on to list, and put it into table
        LinkedEntry<K, V> oldTail = header.prv;
        LinkedEntry<K, V> newTail = new LinkedEntry<K,V>(
                key, value, hash, table[index], header, oldTail);
        table[index] = oldTail.nxt = header.prv = newTail;
    }

很简单，就是一些指针的方向转换。我画个图就明白了。

第一次添加元素：

这时候，唯一的元素E1和head互相连着。你能找到我，我也能找到你，如胶似漆。

第二次添加元素：

这时候，形成了三角恋，E1连着新同学E2， E2连着head，但E1也同时连着head。剪不断，理还乱。

第三次添加元素：

这时候，是四角恋了，关系更复杂。

最初的那个男人head，和最新来的同学E3，以及最早来的同学E1，都保持着联系。都不知道要说他专情，还是喜新厌旧哩^^

2.4 读取元素

    @Override public V get(Object key) {
        //省略部分代码

        int hash = Collections.secondaryHash(key);
        HashMapEntry<K, V>[] tab = table;
        //和HashMap一样，根据hash值生成Index，即(hash & (tab.length - 1))，然后读取节点。
        for (HashMapEntry<K, V> e = tab[hash & (tab.length - 1)];
                e != null; e = e.next) {
            K eKey = e.key;
            if (eKey == key || (e.hash == hash && key.equals(eKey))) {
                //如果accessOrder为true，则被读取的节点，要变成链表的尾巴
                if (accessOrder)
                    makeTail((LinkedEntry<K, V>) e);
                return e.value;
            }
        }
        return null;
    }

从代码可知，读取的方式，和HashMap是一样的。无非是中间加个额外的事情，是，如果accessOrder为true，则被读取的节点，要变成链表的尾巴(makeTail)。

makeTail是如何实现呢？

    private void makeTail(LinkedEntry<K, V> e) {
        // Unlink e
        e.prv.nxt = e.nxt;
        e.nxt.prv = e.prv;

        // Relink e as tail
        LinkedEntry<K, V> header = this.header;
        LinkedEntry<K, V> oldTail = header.prv;
        e.nxt = header;
        e.prv = oldTail;
        oldTail.nxt = header.prv = e;
        modCount++;
    }

简单的很，就是把header.prv改成当前节点。

通常认为，header的nxt是第一个节点，header的prv是最后一个节点。

2.5 链表的作用

看完插入数据和读取数据，发现双线链表，仅仅是生成，并么有什么用途？那可以用到哪里呢？

它用途确实不明显！倒是有一个需求，是要判断哪个entry是最早的来的。比如上面画图的E1。

    public Entry<K, V> eldest() {
        LinkedEntry<K, V> eldest = header.nxt;
        return eldest != header ? eldest : null;
    }

2.6 再次小结

所以说，一般HashMap已经足够了，除非你有强需求，需要知道数据顺序，想要了解谁最早插入，才用开销大一些的LinkedHashMap！