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線性表資料結構解讀(六)鏈式雜湊表結構-LinkedHashMap

    上一篇文章我和大家一起解讀了HashMap的原理原始碼,各位童鞋可以點選連結檢視線性表資料結構解讀(五)雜湊表結構-HashMap
    這次我們一起來看一下LinkedHashMap,它保留插入的順序,如果需要輸出的順序和輸入時的相同,那麼就選用LinkedHashMap。就LinkedHashMap而言,它繼承了HashMap,底層使用雜湊表與雙向連結串列來儲存所有元素。其基本操作與父類HashMap相似,它通過重寫父類相關的方法,來實現自己的連結列表特性。
    LinkedHashMap是Map介面的雜湊表和連結列表實現,具有可預知的迭代順序。此實現提供所有可選的對映操作,並允許使用null值和null鍵。此類不保證對映的順序,特別是它不保證該順序恆久不變。
    LinkedHashMap實現與HashMap的不同之處在於,後者維護著一個運行於所有條目的雙重連結列表。此連結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順序。

  • 第一種和佇列一樣預設是按插入順序排序,先進來的是最老的元素,放在隊頭,將來會被先移出去,最後進來的是新的元素。
  • 第二種,基於訪問排序,那麼呼叫get方法後,會將每次訪問的元素移至隊尾,將來移除的時候移除的是隊頭,最先訪問的元素最後才被移除,不斷訪問可以形成按訪問順序排序的連結串列。

下圖是我在小黑板手繪的雙鏈迴環迴圈連結串列
這裡寫圖片描述

下面我們一起來分析一下LinkedHashMap的原始碼:

初始化及構造方法

/**
 * 雙鏈迴環迴圈連結串列
 */
public class LinkedHashMap<K, V> extends HashMap<K, V> {
/** * 雙向連結串列的頭結點 */ transient LinkedEntry<K, V> header; /** * true通過訪問來排序,false通過插入排序 */ private final boolean accessOrder; /** * Constructs a new empty {@code LinkedHashMap} instance. */ public LinkedHashMap() { init(); accessOrder = false
;// 預設是插入排序 } public LinkedHashMap(int initialCapacity) { this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR); } public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { this(initialCapacity, loadFactor, false); } public LinkedHashMap( int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder) { super(initialCapacity, loadFactor); init(); this.accessOrder = accessOrder; } public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> map) { this(capacityForInitSize(map.size())); constructorPutAll(map); //LinkedHashMap重寫了init()方法,在呼叫父類的構造方法完成構造後,進一步實現了對其元素Entry的初始化操作 @Override void init() { header = new LinkedEntry<K, V>(); } /** * 繼承HashMap的Entry元素,又儲存了其上一個元素before和下一個元素after的引用 */ static class LinkedEntry<K, V> extends HashMapEntry<K, V> { LinkedEntry<K, V> nxt; LinkedEntry<K, V> prv; /** Create the header entry */ LinkedEntry() { super(null, null, 0, null); nxt = prv = this; } /** Create a normal entry */ LinkedEntry(K key, V value, int hash, HashMapEntry<K, V> next, LinkedEntry<K, V> nxt, LinkedEntry<K, V> prv) { super(key, value, hash, next); this.nxt = nxt; this.prv = prv; } } /** * 拿到最老的元素 * Returns the eldest entry in the map, or {@code null} if the map is empty. * @hide */ public Entry<K, V> eldest() { LinkedEntry<K, V> eldest = header.nxt; return eldest != header ? eldest : null; } }

addNewEntry方法

    /**
     * 重寫了HashMap中的新增新元素方法
     */
    @Override 
    void addNewEntry(K key, V value, int hash, int index) {
        // 找到頭結點
        LinkedEntry<K, V> header = this.header;
        // 找到用於移除的隊頭的最老結點
        LinkedEntry<K, V> eldest = header.nxt;
        // 如果最老的結點不等於頭結點(有元素存在)且removeEldestEntry為true
        if (eldest != header && removeEldestEntry(eldest)) {
            remove(eldest.key);// 移除最老元素key
        }
        // Create new entry, link it on to list, and put it into table
        // 使用雙向連結串列的套路實現插入,基於訪問排序
        LinkedEntry<K, V> oldTail = header.prv;
        LinkedEntry<K, V> newTail = new LinkedEntry<K,V>(
                key, value, hash, table[index], header, oldTail);
        table[index] = oldTail.nxt = header.prv = newTail;// 把新的加入到table陣列中
    }

下圖是我在小黑板手繪的插入方法實現原理圖,注意其中指標的變化:

這裡寫圖片描述

remove方法

    // 移除最老的元素
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest) {
        return false;
    }

get方法

    /**
     * Returns the value of the mapping with the specified key.
     * @param key the key.
     * @return the value of the mapping with the specified key, or {@code null}
     *         if no mapping for the specified key is found.
     */
    @Override public V get(Object key) {
        /*
         * This method is overridden to eliminate the need for a polymorphic
         * invocation in superclass at the expense of code duplication.
         */
        if (key == null) {
            HashMapEntry<K, V> e = entryForNullKey;
            if (e == null)
                return null;
            if (accessOrder)// 判斷排序模式
                makeTail((LinkedEntry<K, V>) e);
            return e.value;
        }

        int hash = Collections.secondaryHash(key);
        HashMapEntry<K, V>[] tab = table;
        for (HashMapEntry<K, V> e = tab[hash & (tab.length - 1)];
                e != null; e = e.next) {
            K eKey = e.key;
            if (eKey == key || (e.hash == hash && key.equals(eKey))) {
                if (accessOrder)
                    makeTail((LinkedEntry<K, V>) e);
                return e.value;
            }
        }
        return null;
    }

下面博文,我將為大家帶來LinkedHashMap的最佳實踐:LruCache快取演算法的解析,敬請查閱LinkedHashMap最佳實踐:LruCache