数据存储结构

我们已经知道HashMap是以散列表的形式存储数据的，LinkedHashMap继承了HashMap，所以LinkedHashMap其实也是散列表的结构，但是“linked”是它对HashMap功能的进一步增强，LinkedHashMap用双向链表的结构，把所有存储在HashMap中的数据连接起来。有人会说散列表不是已经有了链表的存储结构了嘛，为什么还要来个双向链表？桶（桶的概念就是数组的一个存储节点，比如说arr[0]是一个桶，arr[1]也是一个桶）中的链表和这个双向链表是两个概念，以下是我总结的区别：①桶中的链表是散列表结构的一部分；而双向链表是LinkedHashMap的额外引入；②桶中的链表只做数据存储，没有存储顺序的概念；双向链表的核心就是控制数据存储顺序（存储顺序是LinkedHashMap的核心）;③桶中的链表产生是因为发生了hash碰撞，导致数据散落在一个桶中，用链表给予存储，所以这个链表控制了一个桶；双向链表是要串连所有的数据，也就是说有桶中的数据都是会被这个双向链表管理。

所以，我修改了HashMap的图片，大家参考下: 

所以，简单来说就是LinkedHashMap相比于HashMap来说就是多了这些红色的双向链表而已。

两种演示

LinkedHashMap的核心就是存在存储顺序和可以实现LRU算法，所以下面我会用两个demo先来证明这两种情况： 

①、放入到LinkedHashMap是有顺序的，会按照你放入的顺序存储：

package com.brickworkers;import java.util.LinkedHashMap;/** * @author Brickworker * Date:2017年4月12日下午12:46:25  * 关于类LinkedHashMapTest.java的描述：jdk1.8逐字逐句带你理解linkedHashMap * Copyright (c) 2017, brcikworker All Rights Reserved. */public class LinkedHashMapTest { public static void main(String[] args) { LinkedHashMap
    
      map = new LinkedHashMap
     
      (); for (int i = 0; i < 10; i++) { //按顺序放入1~9 map.put(i, i); } System.out.println("原数据："+map.toString()); map.get(3); System.out.println("查询存在的某一个："+map.toString()); map.put(4, 4); System.out.println("插入已存在的某一个："+map.toString()); //直接调用已存在的toString方法，不然自己需要用迭代器实现 map.put(10, 10); System.out.println("插入一个原本没存在的："+map.toString()); } //输出结果 // 原数据：{0=0, 1=1, 2=2, 3=3, 4=4, 5=5, 6=6, 7=7, 8=8, 9=9} // 查询存在的某一个：{0=0, 1=1, 2=2, 3=3, 4=4, 5=5, 6=6, 7=7, 8=8, 9=9} // 插入已存在的某一个：{0=0, 1=1, 2=2, 3=3, 4=4, 5=5, 6=6, 7=7, 8=8, 9=9} // 插入一个原本没存在的：{0=0, 1=1, 2=2, 3=3, 4=4, 5=5, 6=6, 7=7, 8=8, 9=9, 10=10} }
     
    

观察以上代码，其实它是符合先进先出的规则的，不管你怎么查询插入已存在的数据，不会对排序造成影响，如果有新插入的数据将会放在最尾部。

②启用LRU规则的LinkedHashMap，启动这个规则需要在构造LinkedHashMap的时候，调用三个参数的构造器，这个构造器源码如下:

/**     * Constructs an empty LinkedHashMap instance with the     * specified initial capacity, load factor and ordering mode.     *     * @param  initialCapacity the initial capacity     * @param  loadFactor      the load factor     * @param  accessOrder     the ordering mode - true for     *         access-order, false for insertion-order     * @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative * or the load factor is nonpositive */ public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder) { super(initialCapacity, loadFactor); this.accessOrder = accessOrder;//是否开启LRU规则 }

第三个参数accessOrder就是用于控制LRU规则的。 

如下就是我写的demo:

package com.brickworkers;import java.util.LinkedHashMap;/** * @author Brickworker * Date:2017年4月12日下午12:46:25  * 关于类LinkedHashMapTest.java的描述：jdk1.8逐字逐句带你理解linkedHashMap * Copyright (c) 2017, brcikworker All Rights Reserved. */public class LinkedHashMapTest { public static void main(String[] args) { LinkedHashMap
    
      map = new LinkedHashMap
     
      (20, 0.75f, true); for (int i = 0; i < 10; i++) { //按顺序放入1~9 map.put(i, i); } System.out.println("原数据："+map.toString()); map.get(3); System.out.println("查询存在的某一个："+map.toString()); map.put(4, 4); System.out.println("插入已存在的某一个："+map.toString()); //直接调用已存在的toString方法，不然自己需要用迭代器实现 map.put(10, 10); System.out.println("插入一个原本没存在的："+map.toString()); } //输出结果 // 原数据：{0=0, 1=1, 2=2, 3=3, 4=4, 5=5, 6=6, 7=7, 8=8, 9=9} // 查询存在的某一个：{0=0, 1=1, 2=2, 4=4, 5=5, 6=6, 7=7, 8=8, 9=9, 3=3} //被访问（get）的3放到了最后面 // 插入已存在的某一个：{0=0, 1=1, 2=2, 5=5, 6=6, 7=7, 8=8, 9=9, 3=3, 4=4}//被访问（put）的4放到了最后面 // 插入一个原本没存在的：{0=0, 1=1, 2=2, 5=5, 6=6, 7=7, 8=8, 9=9, 3=3, 4=4, 10=10}//新增一个放到最后面 }
     
    

 

从上面可以看出，每当我get或者put一个已存在的数据，就会把这个数据放到双向链表的尾部，put一个新的数据也会放到双向链表的尾部。

逐字逐句底层源码

接下来我们通过源码深入学习LinkedHash，同时解答上述出现的有趣的事情。

①分析LinkedHashMap的类名和继承关系：

public class LinkedHashMap
    
      extends HashMap
     
       implements Map
      
        {
      
     
    

 

从这里我们可以看出LinkedHashMap是继承了HashMap并实现了Map接口的，所以它和HashMap的关系肯定不一般。

②分析LinkedHashMap的构造函数：

//1  public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { super(initialCapacity, loadFactor); accessOrder = false; } //2 public LinkedHashMap(int initialCapacity) { super(initialCapacity); accessOrder = false; } //3 public LinkedHashMap() { super(); accessOrder = false; } //4 public LinkedHashMap(Map
     m) { super(); accessOrder = false; putMapEntries(m, false); } //5 public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder) { super(initialCapacity, loadFactor); this.accessOrder = accessOrder; }

 

它具有5个构造函数，可以设置容量和加载因子，且在默认情况下是不开启LRU规则的。同时它还以用具有继承K,V关系的map进行初始化。

③分析双向链表

/**     * HashMap.Node subclass for normal LinkedHashMap entries.     */    static class Entry
    
      extends HashMap.Node
     
       {    //前后指针        Entry
      
        before, after;        Entry(int hash, K key, V value, Node
       
         next) {            super(hash, key, value, next); } } /** * The head (eldest) of the doubly linked list. */ transient LinkedHashMap.Entry
        
          head;//双向链表头节点（最老） /** * The tail (youngest) of the doubly linked list. */ transient LinkedHashMap.Entry
         
           tail;//双向列表尾节点（最新）
         
        
       
      
     
    

 

用一个静态内部类Entry表示双向链表，实现了HashMap中的Node内部类。before和after表示前后指针。我们在使用LinkedHashMap有序就是因此产生。

④分析LRU规则实现，最近访问放在双向链表最后面

void afterNodeAccess(Node
    
      e) { // 把当前节点e放到双向链表尾部        LinkedHashMap.Entry
     
       last;        //accessOrder就是我们前面说的LRU控制，当它为true，同时e对象不是尾节点（如果访问尾节点就不需要设置，该方法就是把节点放置到尾节点）        if (accessOrder && (last = tail) != e) {        //用a和b分别记录该节点前面和后面的节点 LinkedHashMap.Entry
      
        p = (LinkedHashMap.Entry
       
        )e, b = p.before, a = p.after; //释放当前节点与后节点的关系 p.after = null; //如果当前节点的前节点是空， if (b == null) //那么头节点就设置为a head = a; else //如果b不为null，那么b的后节点指向a b.after = a; //如果a节点不为空 if (a != null) //a的后节点指向b a.before = b; else //如果a为空，那么b就是尾节点 last = b; //如果尾节点为空 if (last == null) //那么p为头节点 head = p; else { //否则就把p放到双向链表最尾处 p.before = last; last.after = p; } //设置尾节点为P tail = p; //LinkedHashMap对象操作次数+1 ++modCount; } }
       
      
     
    

 

afterNodeAccess方法就是如何支持LRU规则的，如果在accessOrder为true的时候，节点调用这个函数，就会把该节点放置到最后面。put，get等都会调用这个函数来调整顺序，我手画了一张图来表示这个函数干了些什么： 

我们看看get方法中是否调用了此函数，以下是LinkedHashMap重写了HashMap的get方法：

public V get(Object key) {        Node
    
      e;        if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)            return null; if (accessOrder)//如果启用了LRU规则 afterNodeAccess(e);//那么把该节点移到双向链表最后面 return e.value; }
    

 

那么有些小伙伴就问了，那么put方法里面调用了嘛？肯定调用了，但是你不一定找得到，因为LinkedHashMap压根没有重写put方法，每次用LinkedHashMap的put方法的时候，其实你调用的都是HashMap的put方法。那为什么它也会执行afterNodeAccess()方法呢，因为这个方法HashMap就是存在的，但是没有实现，LinkedHashMap重写了afterNodeAccess()这个方法。下面给出HashMap的put局部方法：

if (e != null) { // existing mapping for key                V oldValue = e.value;                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value; afterNodeAccess(e);//把当前节点移动到双向链表最尾处 return oldValue; }

 

其实这个方法在很多的调用都有，这里就不一一解释了。同时，LinkedHashMap对于红黑树的节点移动处理也有专门的方法，这里就不再深入讲解了，方式也是差不多。

⑤分析一个LinkedHashMap自带的移除最头（最老）数据的方法

protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry
    
      eldest) {        return false; }
    

 

LinkedHashMap有一个自带的移除最老数据的方法，但是这个方法永远是返回false，但是如果我们要实现，可以在继承的时候重写这个方法，给定一个条件就可以控制存储在LinkedHashMap中的最老数据何时删除。具体的在我以前博文多种方式实现缓存机制中有写过。触发这个删除机制，一般是在PUT一个数据进入的时候，但是LinkedHashMap并没有重写Put方法如何实现呢?在LinekdHashMap中，这个方法被包含在afterNodeInsertion（）方法之中，而这个方法是重写了HashMap的，但是HashMap中并没有去实现它，所以在put的时候就会触发删除这个机制。

尾记

技术是不断前进的，或许在JDK1.8的时候我写的这些是有用的，但是下一个版本出来就不一定了。比如说前面几个版本中，LinkedHashMap是一个循环的双向链表，而且需要用init（）方法进行初始化，但是后来都被移除了，以下是部分原本的linkedHashMap源码:

void init() {          header = new Entry
    
     (-1, null, null, null); header.before = header.after = header; //循环的双向链表 }
    

 

所以，在日常的学习中，尤其是技术，要与时俱进，在查询某个技术点的时候，千万要注意版本号，不一样的版本之间可能是天差地别的。