Java中常见数据结构Map之LinkedHashMap
1， LinkedHashMap基本結(jié)構(gòu) LinkedHashMap是HashMap的一個(gè)子類，它保留插入的順序，如果需要輸出的順序和輸入時(shí)的相同，那么就選用LinkedHashMap。 LinkedHashMap是Map接口的哈希表和鏈接列表實(shí)現(xiàn)，具有可預(yù)知的迭代順序。此實(shí)現(xiàn)提供所有可選的映射操作，并允許使用null值和null鍵。此類不保證映射的順序，特別是它不保證該順序恒久不變。 LinkedHashMap實(shí)現(xiàn)與HashMap的不同之處在于，后者維護(hù)著一個(gè)運(yùn)行于所有條目的雙重鏈接列表。此鏈接列表定義了迭代順序，該迭代順序可以是插入順序或者是訪問(wèn)順序。 注意，此實(shí)現(xiàn)不是同步的。如果多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)鏈接的哈希映射，而其中至少一個(gè)線程從結(jié)構(gòu)上修改了該映射，則它必須保持外部同步。
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根據(jù)鏈表中元素的順序可以分為：按插入順序的鏈表，和按訪問(wèn)順序(調(diào)用get方法)的鏈表。?
默認(rèn)是按插入順序排序，如果指定按訪問(wèn)順序排序，那么調(diào)用get方法后，會(huì)將這次訪問(wèn)的元素移至鏈表尾部，不斷訪問(wèn)可以形成按訪問(wèn)順序排序的鏈表。? 可以重寫removeEldestEntry方法返回true值指定插入元素時(shí)移除最老的元素。(以下源碼截圖皆為JDK7) LinkedHashMap是繼承HashMap， 也就是說(shuō)LinkedHashMap的結(jié)構(gòu)也是和HashMap那樣(數(shù)組+鏈表)。 LinkedHashMap最大的差別在于Entry的定義上： 這里維護(hù)了一個(gè)before和after的Entry， 見(jiàn)名思意， 就是每個(gè)Entry<K,V>都維護(hù)它的上一個(gè)元素和下一個(gè)元素的關(guān)系。這也是LinkedHashMap有序的關(guān)鍵所在。 接著我們?cè)倏聪耯eader的定義： 上圖可以看出header的hash值為-1， 所以并不在hash表的table上。 其實(shí)header就是為了記錄雙向鏈表的頭結(jié)點(diǎn)和尾節(jié)點(diǎn)。 LinkedHashMap的元素關(guān)系如下： 2， LinkedHashMap中主要方法介紹
LinkedHashMap中重寫的方法不是很多， 請(qǐng)看下圖： 以下部分截取自： http://www.cnblogs.com/xiaoxi/p/6170590.html?? 感謝原作者， 寫的確實(shí)很好。???? 假如有這么一段代碼：
首先是第3行~第4行，new一個(gè)LinkedHashMap出來(lái)，看一下做了什么：
通過(guò)源代碼可以看出，在LinkedHashMap的構(gòu)造方法中，實(shí)際調(diào)用了父類HashMap的相關(guān)構(gòu)造方法來(lái)構(gòu)造一個(gè)底層存放的table數(shù)組。
我們已經(jīng)知道LinkedHashMap的Entry元素繼承HashMap的Entry，提供了雙向鏈表的功能。在上述HashMap的構(gòu)造器中，最后會(huì)調(diào)用init()方法，進(jìn)行相關(guān)的初始化，這個(gè)方法在HashMap的實(shí)現(xiàn)中并無(wú)意義，只是提供給子類實(shí)現(xiàn)相關(guān)的初始化調(diào)用。
LinkedHashMap重寫了init()方法，在調(diào)用父類的構(gòu)造方法完成構(gòu)造后，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對(duì)其元素Entry的初始化操作。
這里出現(xiàn)了第一個(gè)多態(tài)：init()方法。盡管init()方法定義在HashMap中，但是由于：
1、LinkedHashMap重寫了init方法
2、實(shí)例化出來(lái)的是LinkedHashMap
因此實(shí)際調(diào)用的init方法是LinkedHashMap重寫的init方法。假設(shè)header的地址是0x00000000，那么初始化完畢，實(shí)際上是這樣的：
注意這個(gè)header，hash值為-1，其他都為null，也就是說(shuō)這個(gè)header不放在數(shù)組中，就是用來(lái)指示開(kāi)始元素和標(biāo)志結(jié)束元素的。
header的目的是為了記錄第一個(gè)插入的元素是誰(shuí)，在遍歷的時(shí)候能夠找到第一個(gè)元素。
五、LinkedHashMap存儲(chǔ)元素
LinkedHashMap并未重寫父類HashMap的put方法，而是重寫了父類HashMap的put方法調(diào)用的子方法void recordAccess(HashMap m)? ，void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) 和void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)，提供了自己特有的雙向鏈接列表的實(shí)現(xiàn)。
繼續(xù)看LinkedHashMap存儲(chǔ)元素，也就是put("111","111")做了什么，首先當(dāng)然是調(diào)用HashMap的put方法：
第23行又是一個(gè)多態(tài)，因?yàn)長(zhǎng)inkedHashMap重寫了addEntry方法，因此addEntry調(diào)用的是LinkedHashMap重寫了的方法：
因?yàn)長(zhǎng)inkedHashMap由于其本身維護(hù)了插入的先后順序，因此LinkedHashMap可以用來(lái)做緩存，第7行~第9行是用來(lái)支持FIFO算法的，這里暫時(shí)不用去關(guān)心它。看一下createEntry方法：?
createEntry(int hash,K key,V value,int bucketIndex)方法覆蓋了父類HashMap中的方法。這個(gè)方法不會(huì)拓展table數(shù)組的大小。該方法首先保留table中bucketIndex處的節(jié)點(diǎn)，然后調(diào)用Entry的構(gòu)造方法（將調(diào)用到父類HashMap.Entry的構(gòu)造方法）添加一個(gè)節(jié)點(diǎn)，即將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的next引用指向table[bucketIndex] 的節(jié)點(diǎn)，之后調(diào)用的e.addBefore(header)是修改鏈表，將e節(jié)點(diǎn)添加到header節(jié)點(diǎn)之前。
第2行~第4行的代碼和HashMap沒(méi)有什么不同，新添加的元素放在table[i]上，差別在于LinkedHashMap還做了addBefore操作，這四行代碼的意思就是讓新的Entry和原鏈表生成一個(gè)雙向鏈表。假設(shè)字符串111放在位置table[1]上，生成的Entry地址為0x00000001，那么用圖表示是這樣的：
如果熟悉LinkedList的源碼應(yīng)該不難理解，還是解釋一下，注意下existingEntry表示的是header：
1、after=existingEntry，即新增的Entry的after=header地址，即after=0x00000000
2、before=existingEntry.before，即新增的Entry的before是header的before的地址，header的before此時(shí)是0x00000000，因此新增的Entry的before=0x00000000
3、before.after=this，新增的Entry的before此時(shí)為0x00000000即header，header的after=this，即header的after=0x00000001
4、after.before=this，新增的Entry的after此時(shí)為0x00000000即header，header的before=this，即header的before=0x00000001
這樣，header與新增的Entry的一個(gè)雙向鏈表就形成了。再看，新增了字符串222之后是什么樣的，假設(shè)新增的Entry的地址為0x00000002，生成到table[2]上，用圖表示是這樣的：
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就不細(xì)解釋了，只要before、after清除地知道代表的是哪個(gè)Entry的就不會(huì)有什么問(wèn)題。
注意，這里的插入有兩重含義：
1.從table的角度看，新的entry需要插入到對(duì)應(yīng)的bucket里，當(dāng)有哈希沖突時(shí)，采用頭插法將新的entry插入到?jīng)_突鏈表的頭部。
2.從header的角度看，新的entry需要插入到雙向鏈表的尾部。
3、LinkedHashMap讀取元素
LinkedHashMap重寫了父類HashMap的get方法，實(shí)際在調(diào)用父類getEntry()方法取得查找的元素后，再判斷當(dāng)排序模式accessOrder為true時(shí)（即按訪問(wèn)順序排序），先將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)從鏈表中移除，然后再將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)插入到鏈表尾部。由于的鏈表的增加、刪除操作是常量級(jí)的，故并不會(huì)帶來(lái)性能的損失。
4、利用LinkedHashMap實(shí)現(xiàn)LRU算法緩存
前面講了LinkedHashMap添加元素，刪除、修改元素就不說(shuō)了，比較簡(jiǎn)單，和HashMap+LinkedList的刪除、修改元素大同小異，下面講一個(gè)新的內(nèi)容。
LinkedHashMap可以用來(lái)作緩存，比方說(shuō)LRUCache，看一下這個(gè)類的代碼，很簡(jiǎn)單，就十幾行而已：
顧名思義，LRUCache就是基于LRU算法的Cache（緩存），這個(gè)類繼承自LinkedHashMap，而類中看到?jīng)]有什么特別的方法，這說(shuō)明LRUCache實(shí)現(xiàn)緩存LRU功能都是源自LinkedHashMap的。LinkedHashMap可以實(shí)現(xiàn)LRU算法的緩存基于兩點(diǎn)：
1、LinkedList首先它是一個(gè)Map，Map是基于K-V的，和緩存一致
2、LinkedList提供了一個(gè)boolean值可以讓用戶指定是否實(shí)現(xiàn)LRU
那么，首先我們了解一下什么是LRU：LRU即Least Recently Used，最近最少使用，也就是說(shuō)，當(dāng)緩存滿了，會(huì)優(yōu)先淘汰那些最近最不常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。比方說(shuō)數(shù)據(jù)a，1天前訪問(wèn)了；數(shù)據(jù)b，2天前訪問(wèn)了，緩存滿了，優(yōu)先會(huì)淘汰數(shù)據(jù)b。
我們看一下LinkedList帶boolean型參數(shù)的構(gòu)造方法：
就是這個(gè)accessOrder，它表示：
（1）false，所有的Entry按照插入的順序排列
（2）true，所有的Entry按照訪問(wèn)的順序排列
第二點(diǎn)的意思就是，如果有1 2 3這3個(gè)Entry，那么訪問(wèn)了1，就把1移到尾部去，即2 3 1。每次訪問(wèn)都把訪問(wèn)的那個(gè)數(shù)據(jù)移到雙向隊(duì)列的尾部去，那么每次要淘汰數(shù)據(jù)的時(shí)候，雙向隊(duì)列最頭的那個(gè)數(shù)據(jù)不就是最不常訪問(wèn)的那個(gè)數(shù)據(jù)了嗎？換句話說(shuō)，雙向鏈表最頭的那個(gè)數(shù)據(jù)就是要淘汰的數(shù)據(jù)。
"訪問(wèn)"，這個(gè)詞有兩層意思：
1、根據(jù)Key拿到Value，也就是get方法
2、修改Key對(duì)應(yīng)的Value，也就是put方法
首先看一下get方法，它在LinkedHashMap中被重寫：
然后是put方法，沿用父類HashMap的：
修改數(shù)據(jù)也就是第6行~第14行的代碼。看到兩端代碼都有一個(gè)共同點(diǎn)：都調(diào)用了recordAccess方法，且這個(gè)方法是Entry中的方法，也就是說(shuō)每次的recordAccess操作的都是某一個(gè)固定的Entry。
recordAccess，顧名思義，記錄訪問(wèn)，也就是說(shuō)你這次訪問(wèn)了雙向鏈表，我就把你記錄下來(lái)，怎么記錄？把你訪問(wèn)的Entry移到尾部去。這個(gè)方法在HashMap中是一個(gè)空方法，就是用來(lái)給子類記錄訪問(wèn)用的，看一下LinkedHashMap中的實(shí)現(xiàn)：
看到每次recordAccess的時(shí)候做了兩件事情：
1、把待移動(dòng)的Entry的前后Entry相連
2、把待移動(dòng)的Entry移動(dòng)到尾部
當(dāng)然，這一切都是基于accessOrder=true的情況下。最后用一張圖表示一下整個(gè)recordAccess的過(guò)程吧：
void recordAccess(HashMap<K,V> m) 這個(gè)方法就是我們一開(kāi)始說(shuō)的，accessOrder為true時(shí)，就是使用的訪問(wèn)順序，訪問(wèn)次數(shù)最少到訪問(wèn)次數(shù)最多，此時(shí)要做特殊處理。處理機(jī)制就是訪問(wèn)了一次，就將自己往后移一位，這里就是先將自己刪除了，然后在把自己添加，這樣，近期訪問(wèn)的少的就在鏈表的開(kāi)始，最近訪問(wèn)的元素就會(huì)在鏈表的末尾。如果為false。那么默認(rèn)就是插入順序，直接通過(guò)鏈表的特點(diǎn)就能依次找到插入元素，不用做特殊處理。
5、代碼演示LinkedHashMap按照訪問(wèn)順序排序的效果
最后代碼演示一下LinkedList按照訪問(wèn)順序排序的效果，驗(yàn)證一下上一部分LinkedHashMap的LRU功能：
注意這里的構(gòu)造方法要用三個(gè)參數(shù)那個(gè)且最后的要傳入true，這樣才表示按照訪問(wèn)順序排序。看一下代碼運(yùn)行結(jié)果：
代碼運(yùn)行結(jié)果證明了兩點(diǎn)：
1、LinkedList是有序的
2、每次訪問(wèn)一個(gè)元素（get或put），被訪問(wèn)的元素都被提到最后面去了總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Java中常见数据结构Map之LinkedHashMap的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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