LinkedHashMap的实现原理

顾名思义LinkedHashMap是比HashMap多了一个链表的结构。与HashMap相比LinkedHashMap维护的是一个具有双重链表的HashMap，LinkedHashMap支持2中排序一种是插入排序，一种是使用排序，最近使用的会移至尾部例如 M1 M2 M3 M4，使用M3后为 M1 M2 M4 M3了，LinkedHashMap输出时其元素是有顺序的，而HashMap输出时是随机的，如果Map映射比较复杂而又要求高效率的话，最好使用LinkedHashMap，但是多线程访问的话可能会造成不同步，所以要用Collections.synchronizedMap来包装一下，从而实现同步。其实现一般为：
Map<String String> map = Collections.synchronizedMap(new LinkedHashMap(<String String));

LinkedHashMap保存了记录的插入顺序，先插入的先遍历到

1. LinkedHashMap概述：

LinkedHashMap是Map接口的哈希表和链接列表实现，具有可预知的迭代顺序。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。

LinkedHashMap实现与HashMap的不同之处在于，后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序可以是插入顺序或者是访问顺序。

注意，此实现不是同步的。如果多个线程同时访问链接的哈希映射，而其中至少一个线程从结构上修改了该映射，则它必须保持外部同步。

2. LinkedHashMap的实现：

对于LinkedHashMap而言，它继承与HashMap、底层使用哈希表与双向链表来保存所有元素。其基本操作与父类HashMap相似，它通过重写父类相关的方法，来实现自己的链接列表特性。下面我们来分析LinkedHashMap的源代码：

1) Entry元素：

LinkedHashMap采用的hash算法和HashMap相同，但是它重新定义了数组中保存的元素Entry，该Entry除了保存当前对象的引用外，还保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用，从而在哈希表的基础上又构成了双向链接列表。看源代码：

/**

* 双向链表的表头元素。

*/

private transient Entry<K,V> header;

/**

* LinkedHashMap的Entry元素。

* 继承HashMap的Entry元素，又保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用。

*/

private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {

Entry<K,V> before, after;

……

}

2) 初始化：

通过源代码可以看出，在LinkedHashMap的构造方法中，实际调用了父类HashMap的相关构造方法来构造一个底层存放的table数组。如：

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {

super(initialCapacity, loadFactor);

accessOrder = false;

}

HashMap中的相关构造方法：

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {

if (initialCapacity < 0)

throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +

initialCapacity);

if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)

initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;

if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))

throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +

loadFactor);

// Find a power of 2 >= initialCapacity

int capacity = 1;

while (capacity < initialCapacity)

capacity <<= 1;

this.loadFactor = loadFactor;

threshold = (int)(capacity * loadFactor);

table = new Entry[capacity];

init();

}

我们已经知道LinkedHashMap的Entry元素继承HashMap的Entry，提供了双向链表的功能。在上述HashMap的构造器中，最后会调用init()方法，进行相关的初始化，这个方法在HashMap的实现中并无意义，只是提供给子类实现相关的初始化调用。LinkedHashMap重写了init()方法，在调用父类的构造方法完成构造后，进一步实现了对其元素Entry的初始化操作。

void init() {

header = new Entry<K,V>(-1, null, null, null);

header.before = header.after = header;

}

3) 存储：

LinkedHashMap并未重写父类HashMap的put方法，而是重写了父类HashMap的put方法调用的子方法void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) 和void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)，提供了自己特有的双向链接列表的实现。

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

// 调用create方法，将新元素以双向链表的的形式加入到映射中。

createEntry(hash, key, value, bucketIndex);

// 删除最近最少使用元素的策略定义

Entry<K,V> eldest = header.after;

if (removeEldestEntry(eldest)) {

removeEntryForKey(eldest.key);

} else {

if (size >= threshold)

resize(2 * table.length);

}

}

void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];

Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(hash, key, value, old);

table[bucketIndex] = e;

// 调用元素的addBrefore方法，将元素加入到哈希、双向链接列表。

e.addBefore(header);

size++;

}

private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {

after = existingEntry;

before = existingEntry.before;

before.after = this;

after.before = this;

}

4) 读取：

LinkedHashMap重写了父类HashMap的get方法，实际在调用父类getEntry()方法取得查找的元素后，再判断当排序模式accessOrder为true时，记录访问顺序，将最新访问的元素添加到双向链表的表头，并从原来的位置删除。由于的链表的增加、删除操作是常量级的，故并不会带来性能的损失。

public V get(Object key) {

// 调用父类HashMap的getEntry()方法，取得要查找的元素。

Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);

if (e == null)

return null;

// 记录访问顺序。

e.recordAccess(this);

return e.value;

}

void recordAccess(HashMap<K,V> m) {

LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;

// 如果定义了LinkedHashMap的迭代顺序为访问顺序，

// 则删除以前位置上的元素，并将最新访问的元素添加到链表表头。

if (lm.accessOrder) {

lm.modCount++;

remove();

addBefore(lm.header);

}

}

5) 排序模式：

LinkedHashMap定义了排序模式accessOrder，该属性为boolean型变量，对于访问顺序，为true；对于插入顺序，则为false。

/**

* The iteration ordering method for this linked hash map: <tt>true</tt>

* for access-order, <tt>false</tt> for insertion-order.

*

* @serial

*/

private final boolean accessOrder;

一般情况下，不必指定排序模式，其迭代顺序即为默认为插入顺序。看LinkedHashMap的构造方法：

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {

super(initialCapacity, loadFactor);

accessOrder = false;

}

public LinkedHashMap(int initialCapacity) {

super(initialCapacity);

accessOrder = false;

}

public LinkedHashMap() {

super();

accessOrder = false;

}

public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {

super(m);

accessOrder = false;

}

这些构造方法都会默认指定排序模式为插入顺序。如果你想构造一个LinkedHashMap，并打算按从近期访问最少到近期访问最多的顺序（即访问顺序）来保存元素，那么请使用下面的构造方法构造LinkedHashMap：

public LinkedHashMap(int initialCapacity,

float loadFactor,

boolean accessOrder) {

super(initialCapacity, loadFactor);

this.accessOrder = accessOrder;

}

该哈希映射的迭代顺序就是最后访问其条目的顺序，这种映射很适合构建LRU缓存。LinkedHashMap提供了removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest)方法，在将新条目插入到映射后，put和 putAll将调用此方法。该方法可以提供在每次添加新条目时移除最旧条目的实现程序，默认返回false，这样，此映射的行为将类似于正常映射，即永远不能移除最旧的元素。

protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {

return false;

}

此方法通常不以任何方式修改映射，相反允许映射在其返回值的指引下进行自我修改。如果用此映射构建LRU缓存，则非常方便，它允许映射通过删除旧条目来减少内存损耗。

例如：重写此方法，维持此映射只保存100个条目的稳定状态，在每次添加新条目时删除最旧的条目。

private static final int MAX_ENTRIES = 100;

protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {

return size() > MAX_ENTRIES;

}