LinkedHashMap集合继承于HashMap,学习LinkedHashMap重点对比 LinkedHashMap 与 HashMap 的异同
特别强调两者的 Entry(节点)数据结构、数据结构的不同带来的特性差异、HashMap 的后置处理机制及最少访问删除策略。
LinkedHashMap = HashMap + LinkedList ?
就像这幅图一样?
1. Entry(节点)数据结构
1.1. HashMap.Node
- static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
- final int hash;
- final K key;
- V value;
- Node<K,V> next;
- // … 构造、getKey/getValue/setValue、equals/hashCode 等 …
- }
复制代码 字段说明:hash:key 的哈希值,key、value:存储的键值对,next:链表或树化时的链表指针。
1.2. LinkedHashMap.Entry
- // 头节点
- transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;
- // 尾节点
- transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;
- // 节点类
- static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
- Entry<K,V> before, after; // 双向链表指针
- Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
- super(hash, key, value, next);
- }
- }
复制代码 新增字段说明:before、after:维护插入/访问顺序的双向链表;
链表头尾:在 LinkedHashMap 中,维护一个 head 和 tail 指针,插入时追加到尾部。
LinkedHashMap 数据结构就像它的名称一样Linked + HashMap,它是在HashMap的基础上,维护了一个双向链表。这个双向链表就像LinkedList一样,可以维护节点插入的顺序。
LinkedHashMap 数据结构是两种形态共存的数据结构
- 你可以忽略双向链表,把它看做普通的HashMap;
- 也可以忽略HashMap,把它看作是双向链表。
如果你不想使用LinkedHashMap,但又想要维护HashMap的插入顺序,那你可以在HashMap.put元素后,同时将该元素保存到LinkedList.add集合,但这样就需要你确保集合一致性,比如插入和删除。这么想想,还不如直接用LinkedHashMap集合较为稳妥。
其实LinkedHashMap 一部分源码为的就是维护HashMap与双向链表的一致性,及操作过程做的一些扩展。比如:节点创建时的双向链表尾部插入和HashMap的后置处理。
1.3. 两者对比
特性HashMapLinkedHashMap底层数据结构数组 + 链表/红黑树数组 + 链表/红黑树 + 双向链表迭代顺序不保证顺序按插入顺序(或访问顺序,可选)内存开销较小较大(每个节点额外维护链表指针)适用场景一般的键值存取需要按插入或访问顺序遍历 (如 LRU 缓存)1.4. 详细的数据结构案例
通过下面的案例图,清楚地看见每个节点的指向。
假设插入顺序为:22、23、45、89、25、38、49、28
插入完成后的数据结构如图,
图中信息含义: 当前节点信息只显示key值,next为下一个映射冲突节点;before为双链结构的上一节点,after为双链结构的下一节点;绿色虚线是整个LinkedHashMap的双链结构的连接关系。
可以清楚地看到,相比HashMap每个节点都需要多维护before和after节点,LinkedHashMap也就需要更多的空间。
2. 节点创建和转化重写
2.1. 创建Entry节点
链表节点创建的同时,通过linkNodeLast(p) 方法,维护双链结构的尾部插入- Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> e) {
- LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
- new LinkedHashMap.Entry<K,V>(hash, key, value, e);
- linkNodeLast(p);
- return p;
- }
复制代码 2.2. 树节点创建
红黑树节点创建的同时,通过linkNodeLast(p) 方法,维护双链结构的尾部插入- TreeNode<K,V> newTreeNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
- TreeNode<K,V> p = new TreeNode<K,V>(hash, key, value, next);
- linkNodeLast(p);
- return p;
- }
复制代码 2.3. 节点转化
树节点转化为Entry节点和Entry节点转化树节点都做了重写,通过transferLinks(q, t);方法完成节点转化- Node<K,V> replacementNode(Node<K,V> p, Node<K,V> next) {
- LinkedHashMap.Entry<K,V> q = (LinkedHashMap.Entry<K,V>)p;
- LinkedHashMap.Entry<K,V> t =
- new LinkedHashMap.Entry<K,V>(q.hash, q.key, q.value, next);
- transferLinks(q, t);
- return t;
- }
- TreeNode<K,V> replacementTreeNode(Node<K,V> p, Node<K,V> next) {
- LinkedHashMap.Entry<K,V> q = (LinkedHashMap.Entry<K,V>)p;
- TreeNode<K,V> t = new TreeNode<K,V>(q.hash, q.key, q.value, next);
- transferLinks(q, t);
- return t;
- }
复制代码 这些都是多态的简单应用,HashMap 引用指向不同的实例化子类,实现不同的功能。
3. HashMap 的后置处理(post-processing)
HashMap 本身在节点插入、访问、删除后并不做额外操作。LinkedHashMap 则通过重写以下钩子方法,在插入、访问或删除时维护自己的双链表结构。
3.1. 插入后
仅在evict=true 并且removeEldestEntry(first)==true时,插入后才需要移除头部节点- void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldest
- LinkedHashMap.Entry<K,V> first;
- if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) {
- K key = first.key;
- removeNode(hash(key), key, null, false, true);
- }
- }
复制代码 3.2. 访问后
仅在 accessOrder = true 时,访问后需调整顺序;需要在LinkedHashMap 的构造方法中设定accessOrder的值。- void afterNodeAccess(Node<K,V> e) {
- LinkedHashMap.Entry<K,V> p = (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e;
- // 将 p 移到双向链表尾部
- moveNodeToLast(p);
- }
复制代码 3.3. 删除后
只要节点作删除,LinkedHashMap集合就必须删除双链表上的Entry 节点- void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) {
- // 将 e 从双向链表中摘除
- unlinkNode((LinkedHashMap.Entry<K,V>)e);
- }
复制代码 这三步合称为 后置处理,保证在 put、get、remove 等操作时,链表结构的正确维护。
但是、
为什么LinkedHashMap集合在插入完成后,需要多做一步删除头节点的操作呢?
为什么访问完成后需要将访问节点移动到双链表的尾部呢?
4. 最少访问删除策略
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