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Java中LinkedHashMap 的底层原理是什么

发布时间:2021-05-21 15:40:56 来源:亿速云 阅读:181 作者:Leah 栏目:开发技术

本篇文章为大家展示了Java中LinkedHashMap 的底层原理是什么,内容简明扼要并且容易理解,绝对能使你眼前一亮,通过这篇文章的详细介绍希望你能有所收获。

默认情况下,LinkedHashMap的迭代顺序是按照插入节点的顺序。也可以通过改变accessOrder参数的值,使得其遍历顺序按照访问顺序输出。

这里我们只讨论LinkedHashMap和HashMap的不同之处,LinkedHashMap的其他操作和特性具体请参考HashMap

我们先来看下两者的区别:

import java.util.HashMap; import java.util.Iterator; import java.util.LinkedHashMap; import java.util.Map; public class Test04 {     public static void main(String[] args) {         Map<String, String> map = new LinkedHashMap<String, String>();         map.put("ahdjkf", "1");         map.put("ifjdj", "2");         map.put("giafdja", "3");         map.put("agad", "4");         map.put("ahdjkge", "5");         map.put("iegnj", "6");         System.out.println("LinkedHashMap的迭代顺序(accessOrder=false):");         Iterator iterator = map.entrySet().iterator();         while (iterator.hasNext()) {             Map.Entry entry = (Map.Entry) iterator.next();             System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());         }         Map<String, String> map1 = new LinkedHashMap<String, String>(16,0.75f,true);         map1.put("ahdjkf", "1");         map1.put("ifjdj", "2");         map1.put("giafdja", "3");         map1.put("agad", "4");         map1.put("ahdjkge", "5");         map1.put("iegnj", "6");         map1.get("ahdjkf");         map1.get("ifjdj");         System.out.println("LinkedHashMap的迭代顺序(accessOrder=true):");         Iterator iterator1 = map1.entrySet().iterator();         while (iterator1.hasNext()) {             Map.Entry entry = (Map.Entry) iterator1.next();             System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());         }         Map<String, String> map2 = new HashMap<>();         map2.put("ahdjkf", "1");         map2.put("ifjdj", "2");         map2.put("giafdja", "3");         map2.put("agad", "4");         map2.put("ahdjkge", "5");         map2.put("iegnj", "6");         System.out.println("HashMap的迭代顺序:");             Iterator iterator2 = map2.entrySet().iterator();         while (iterator2.hasNext()) {             Map.Entry aMap = (Map.Entry) iterator2.next();             System.out.println(aMap.getKey() + "=" + aMap.getValue());         }     } } Output: LinkedHashMap的迭代顺序(accessOrder=false): ahdjkf=1 ifjdj=2 giafdja=3 agad=4 ahdjkge=5 iegnj=6 LinkedHashMap的迭代顺序(accessOrder=true): giafdja=3 agad=4 ahdjkge=5 iegnj=6 ahdjkf=1 ifjdj=2 HashMap的迭代顺序: iegnj=6 giafdja=3 ifjdj=2 agad=4 ahdjkf=1 ahdjkge=5

可以看到 LinkedHashMap在每次插入数据,访问、修改数据时都会调整链表的节点顺序。以决定迭代时输出的顺序。

下面我们来看LinkedHashMap具体是怎么实现的:

LinkedHashMap继承了HashMap,内部静态类Entry继承了HashMap的Entry,但是LinkedHashMap.Entry多了两个字段:before和after,before表示在本节点之前添加到LinkedHashMap的那个节点,after表示在本节点之后添加到LinkedHashMap的那个节点,这里的之前和之后指时间上的先后顺序。

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和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;

将LinkedHashMap的accessOrder字段设置为true后,每次访问哈希表中的节点都将该节点移到链表的末尾,表示该节点是最新访问的节点。即循环双向链表的头部存放的是最久访问的节点或最先插入的节点,尾部为最近访问的或最近插入的节点。

由于增加了一个accessOrder属性,LinkedHashMap相对HashMap来说增加了一个构造方法用来控制迭代顺序。

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); }

添加元素

LinkedHashMap在添加元素的时候,依旧使用的是HashMap中的put方法。不同的是LinkedHashMap重写了newNode()方法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。

//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;     //如果集合之前是空的     if (last == null)         head = p;     else {//将新节点连接在链表的尾部         p.before = last;         last.after = p;     } }

删除元素

LinkedHashMap并没有重写HashMap的remove()方法,但是他重写了afterNodeRemoval()方法,这个方法的作用是在删除一个节点时,同步将该节点从双向链表中删除。该方法将会在remove中被回调。

//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;     //将待删除节点 p 的前置后置节点都置空     p.before = p.after = null;     //如果前置节点是null,则说明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; }

删除过程总的来说可以分为三步:

  1. 根据 hash 定位到桶位置

  2. 遍历链表或调用红黑树相关的删除方法

  3. 回调afterNodeRemoval,从 LinkedHashMap 维护的双链表中移除要删除的节点

更新元素

// 清除节点时要将头尾节点一起清除  public void clear() {     super.clear();     head = tail = null; }

查找元素

LinkedHashMap重写了get()和getOrDefault()方法
默认情况下,LinkedHashMap是按插入顺序维护链表。不过如果我们在初始化 LinkedHashMap时,指定 accessOrder参数为 true,即可让它按访问顺序维护链表。访问顺序的原理是,当我们调用get/getOrDefault/replace等方法时,会将这些方法访问的节点移动到链表的尾部。

public V get(Object key) {     Node<K,V> e;     if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)         return null;     if (accessOrder)  // 回调afterNodeAccess(Node<K,V> e)         afterNodeAccess(e);  // 将节点e移至双向链表的尾部(保证迭代顺序)     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);    // 作用同上    return e.value; } 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;     } } // 因为LinkedHashMap中维护了一个双向链表所以相对于HashMap中的双重循环遍历这个方法要优化很多 LinkedHashMap public boolean containsValue(Object value) {          for (LinkedHashMap.Entry<K,V> e = head; e != null; e = e.after) {   // 通过双向链表来遍历         V v = e.value;         if (v == value || (value != null && value.equals(v)))             return true;     }     return false; } HashMap 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; }

其他方法

LinkedHashMap还有一个比较神奇的存在。

void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldest     LinkedHashMap.Entry<K,V> first;     // 根据条件判断是否移除最近最少被访问的节点     if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) {         K key = first.key;         removeNode(hash(key), key, null, false, true);     } } // 移除最近最少被访问条件之一,通过覆盖此方法可实现不同策略的缓存 protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {     return false; }

上面的方法一般不会被执行,但是当我们基于 LinkedHashMap 实现缓存时,通过覆写removeEldestEntry方法可以实现自定义策略的 LRU 缓存。比如我们可以根据节点数量判断是否移除最近最少被访问的节点,或者根据节点的存活时间判断是否移除该节点等。

迭代器

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();         }     } 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;         }     }

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。

常用的java框架有哪些

1.SpringMVC,Spring Web MVC是一种基于Java的实现了Web MVC设计模式的请求驱动类型的轻量级Web框架。2.Shiro,Apache Shiro是Java的一个安全框架。3.Mybatis,MyBatis 是支持普通 SQL查询,存储过程和高级映射的优秀持久层框架。4.Dubbo,Dubbo是一个分布式服务框架。5.Maven,Maven是个项目管理和构建自动化工具。6.RabbitMQ,RabbitMQ是用Erlang实现的一个高并发高可靠AMQP消息队列服务器。7.Ehcache,EhCache 是一个纯Java的进程内缓存框架。

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