聽(tīng)說(shuō)同學(xué)你搞不懂Java的LinkedHashMap，可笑

同學(xué)們好啊，還記得 HashMap 那篇嗎？我自己感覺(jué)寫(xiě)得非常棒啊，既通俗易懂，又深入源碼，真的是分析得透透徹徹、清清楚楚、明明白白的。（一不小心又上仨成語(yǔ)？）HashMap 哪哪都好，真的，只要你想用鍵值對(duì)，第一時(shí)間就應(yīng)該想到它。

但俗話(huà)說(shuō)了，“金無(wú)足赤人無(wú)完人”，HashMap 也不例外。有一種需求它就滿(mǎn)足不了，假如我們需要一個(gè)按照插入順序來(lái)排列的鍵值對(duì)集合，那 HashMap 就無(wú)能為力了。因?yàn)闉榱颂岣卟檎倚?，HashMap 在插入的時(shí)候?qū)︽I做了一次哈希算法，這就導(dǎo)致插入的元素是無(wú)序的。

對(duì)這一點(diǎn)還不太明白的同學(xué)，可以再回到 HashMap 那一篇，看看我對(duì) put() 方法的講解。

final?V?putVal(int?hash,?K?key,?V?value,?boolean?onlyIfAbsent,
???????????????boolean?evict)?{
????HashMap.Node[]?tab;?HashMap.Node?p;?int?n,?i;
????//?①、數(shù)組?table?為?null?時(shí)，調(diào)用?resize?方法創(chuàng)建默認(rèn)大小的數(shù)組
????if?((tab?=?table)?==?null?||?(n?=?tab.length)?==?0)
????????n?=?(tab?=?resize()).length;
????//?②、計(jì)算下標(biāo)，如果該位置上沒(méi)有值，則填充
????if?((p?=?tab[i?=?(n?-?1)?&?hash])?==?null)
????????tab[i]?=?newNode(hash,?key,?value,?null);
}

這個(gè)公式 i = (n - 1) & hash 計(jì)算后的值并不是按照 0、1、2、3、4、5 這樣有序的下標(biāo)將鍵值對(duì)插入到數(shù)組當(dāng)中的，而是有一定的隨機(jī)性。

那 LinkedHashMap 就是為這個(gè)需求應(yīng)運(yùn)而生的。LinkedHashMap 繼承了 HashMap，所以 HashMap 有的關(guān)于鍵值對(duì)的功能，它也有了。

public?class?LinkedHashMap<K,V>
????extends?HashMap<K,V>
????implements?Map<K,V>{}

此外，LinkedHashMap 內(nèi)部又追加了雙向鏈表，來(lái)維護(hù)元素的插入順序。注意下面代碼中的 before 和 after，它倆就是用來(lái)維護(hù)當(dāng)前元素的前一個(gè)元素和后一個(gè)元素的順序的。

static?class?Entry<K,V>?extends?HashMap.Node<K,V>?{
????LinkedHashMap.Entry?before,?after;
????Entry(int?hash,?K?key,?V?value,?HashMap.Node?next)?{
????????super(hash,?key,?value,?next);
????}
}

關(guān)于雙向鏈表，同學(xué)們可以回頭看一遍我寫(xiě)的 LinkedList 那篇文章，會(huì)對(duì)理解本篇的 LinkedHashMap 有很大的幫助。

在繼續(xù)下面的內(nèi)容之前，我先貼一張圖片，給大家增添一點(diǎn)樂(lè)趣——看我這心操的。UUID 那篇文章的標(biāo)題里用了“可笑”和“你”，結(jié)果就看到了下面這么樂(lè)呵的留言。

（到底是知道還是不知道，我搞不清楚了。。。）那 LinkedHashMap 這篇也用了“你”和“可笑”，不知道到時(shí)候會(huì)不會(huì)有人繼續(xù)對(duì)號(hào)入座啊，想想就覺(jué)得特別歡樂(lè)。

01、插入順序

在 HashMap 那篇文章里，我有講解到一點(diǎn)，不知道同學(xué)們記不記得，就是 null 會(huì)插入到 HashMap 的第一位。

Map?hashMap?=?new?HashMap<>();
hashMap.put("沉",?"沉默王二");
hashMap.put("默",?"沉默王二");
hashMap.put("王",?"沉默王二");
hashMap.put("二",?"沉默王二");
hashMap.put(null,?null);

for?(String?key?:?hashMap.keySet())?{
????System.out.println(key?+?"?:?"?+?hashMap.get(key));
}

輸出的結(jié)果是：

null?:?null
默?:?沉默王二
沉?:?沉默王二
王?:?沉默王二
二?:?沉默王二

雖然 null 最后一位 put 進(jìn)去的，但在遍歷輸出的時(shí)候，跑到了第一位。

那再來(lái)對(duì)比看一下 LinkedHashMap。

Map?linkedHashMap?=?new?LinkedHashMap<>();
linkedHashMap.put("沉",?"沉默王二");
linkedHashMap.put("默",?"沉默王二");
linkedHashMap.put("王",?"沉默王二");
linkedHashMap.put("二",?"沉默王二");
linkedHashMap.put(null,?null);

for?(String?key?:?linkedHashMap.keySet())?{
????System.out.println(key?+?"?:?"?+?linkedHashMap.get(key));
}

輸出結(jié)果是：

沉?:?沉默王二
默?:?沉默王二
王?:?沉默王二
二?:?沉默王二
null?:?null

null 在最后一位插入，在最后一位輸出。

輸出結(jié)果可以再次證明，HashMap 是無(wú)序的，LinkedHashMap 是可以維持插入順序的。

那 LinkedHashMap 是如何做到這一點(diǎn)呢？我相信同學(xué)們和我一樣，非常希望知道原因。

要想搞清楚，就需要深入研究一下 LinkedHashMap 的源碼。LinkedHashMap 并未重寫(xiě) HashMap 的 put() 方法，而是重寫(xiě)了 put() 方法需要調(diào)用的內(nèi)部方法 newNode()。

HashMap.Node?newNode(int?hash,?K?key,?V?value,?HashMap.Node?e)?{
????LinkedHashMap.Entry?p?=
????????????new?LinkedHashMap.Entry<>(hash,?key,?value,?e);
????linkNodeLast(p);
????return?p;
}

前面說(shuō)了，LinkedHashMap.Entry 繼承了 HashMap.Node，并且追加了兩個(gè)字段 before 和 after。

那，緊接著來(lái)看看 linkNodeLast() 方法：

private?void?linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry?p)?{
????LinkedHashMap.Entry?last?=?tail;
????tail?=?p;
????if?(last?==?null)
????????head?=?p;
????else?{
????????p.before?=?last;
????????last.after?=?p;
????}
}

看到了吧，LinkedHashMap 在添加第一個(gè)元素的時(shí)候，會(huì)把 head 賦值為第一個(gè)元素，等到第二個(gè)元素添加進(jìn)來(lái)的時(shí)候，會(huì)把第二個(gè)元素的 before 賦值為第一個(gè)元素，第一個(gè)元素的 afer 賦值為第二個(gè)元素。

這就保證了鍵值對(duì)是按照插入順序排列的，明白了吧？

注：我用到的 JDK 版本為 14。

02、訪(fǎng)問(wèn)順序

LinkedHashMap 不僅能夠維持插入順序，還能夠維持訪(fǎng)問(wèn)順序。訪(fǎng)問(wèn)包括調(diào)用 get() 方法、remove() 方法和 put() 方法。

要維護(hù)訪(fǎng)問(wèn)順序，需要我們?cè)诼暶?LinkedHashMap 的時(shí)候指定三個(gè)參數(shù)。

LinkedHashMap?map?=?new?LinkedHashMap<>(16,?.75f,?true);

第一個(gè)參數(shù)和第二個(gè)參數(shù)，看過(guò) HashMap 的同學(xué)們應(yīng)該很熟悉了，指的是初始容量和負(fù)載因子。

第三個(gè)參數(shù)如果為 true 的話(huà)，就表示 LinkedHashMap 要維護(hù)訪(fǎng)問(wèn)順序；否則，維護(hù)插入順序。默認(rèn)是 false。

Map?linkedHashMap?=?new?LinkedHashMap<>(16,?.75f,?true);
linkedHashMap.put("沉",?"沉默王二");
linkedHashMap.put("默",?"沉默王二");
linkedHashMap.put("王",?"沉默王二");
linkedHashMap.put("二",?"沉默王二");

System.out.println(linkedHashMap);

linkedHashMap.get("默");
System.out.println(linkedHashMap);

linkedHashMap.get("王");
System.out.println(linkedHashMap);

輸出的結(jié)果如下所示：

{沉=沉默王二,?默=沉默王二,?王=沉默王二,?二=沉默王二}
{沉=沉默王二,?王=沉默王二,?二=沉默王二,?默=沉默王二}
{沉=沉默王二,?二=沉默王二,?默=沉默王二,?王=沉默王二}

當(dāng)我們使用 get() 方法訪(fǎng)問(wèn)鍵位“默”的元素后，輸出結(jié)果中，默=沉默王二 在最后；當(dāng)我們?cè)L問(wèn)鍵位“王”的元素后，輸出結(jié)果中，王=沉默王二 在最后，默=沉默王二 在倒數(shù)第二位。

也就是說(shuō)，最不經(jīng)常訪(fǎng)問(wèn)的放在頭部，這就有意思了。有意思在哪呢？

我們可以使用 LinkedHashMap 來(lái)實(shí)現(xiàn) LRU 緩存，LRU 是 Least Recently Used 的縮寫(xiě)，即最近最少使用，是一種常用的頁(yè)面置換算法，選擇最近最久未使用的頁(yè)面予以淘汰。

public?class?MyLinkedHashMap<K,?V>?extends?LinkedHashMap<K,?V>?{

????private?static?final?int?MAX_ENTRIES?=?5;

????public?MyLinkedHashMap(
????????????int?initialCapacity,?float?loadFactor,?boolean?accessOrder)?{
????????super(initialCapacity,?loadFactor,?accessOrder);
????}

????@Override
????protected?boolean?removeEldestEntry(Map.Entry?eldest)?{
????????return?size()?>?MAX_ENTRIES;
????}

}

MyLinkedHashMap 是一個(gè)自定義類(lèi)，它繼承了 LinkedHashMap，并且重寫(xiě)了 removeEldestEntry() 方法——使 Map 最多可容納 5 個(gè)元素，超出后就淘汰。

我們來(lái)測(cè)試一下。

MyLinkedHashMap?map?=?new?MyLinkedHashMap<>(16,0.75f,true);
map.put("沉",?"沉默王二");
map.put("默",?"沉默王二");
map.put("王",?"沉默王二");
map.put("二",?"沉默王二");
map.put("一枚有趣的程序員",?"一枚有趣的程序員");

System.out.println(map);

map.put("一枚有顏值的程序員",?"一枚有顏值的程序員");
System.out.println(map);

map.put("一枚有才華的程序員","一枚有才華的程序員");
System.out.println(map);

輸出結(jié)果如下所示：

{沉=沉默王二,?默=沉默王二,?王=沉默王二,?二=沉默王二,?一枚有趣的程序員=一枚有趣的程序員}
{默=沉默王二,?王=沉默王二,?二=沉默王二,?一枚有趣的程序員=一枚有趣的程序員,?一枚有顏值的程序員=一枚有顏值的程序員}
{王=沉默王二,?二=沉默王二,?一枚有趣的程序員=一枚有趣的程序員,?一枚有顏值的程序員=一枚有顏值的程序員,?一枚有才華的程序員=一枚有才華的程序員}

沉=沉默王二 和 默=沉默王二 依次被淘汰出局。

假如在 put “一枚有才華的程序員”之前 get 了鍵位為“默”的元素：

MyLinkedHashMap?map?=?new?MyLinkedHashMap<>(16,0.75f,true);
map.put("沉",?"沉默王二");
map.put("默",?"沉默王二");
map.put("王",?"沉默王二");
map.put("二",?"沉默王二");
map.put("一枚有趣的程序員",?"一枚有趣的程序員");

System.out.println(map);

map.put("一枚有顏值的程序員",?"一枚有顏值的程序員");
System.out.println(map);

map.get("默");
map.put("一枚有才華的程序員","一枚有才華的程序員");
System.out.println(map);

那輸出結(jié)果就變了，對(duì)吧？

{沉=沉默王二,?默=沉默王二,?王=沉默王二,?二=沉默王二,?一枚有趣的程序員=一枚有趣的程序員}
{默=沉默王二,?王=沉默王二,?二=沉默王二,?一枚有趣的程序員=一枚有趣的程序員,?一枚有顏值的程序員=一枚有顏值的程序員}
{二=沉默王二,?一枚有趣的程序員=一枚有趣的程序員,?一枚有顏值的程序員=一枚有顏值的程序員,?默=沉默王二,?一枚有才華的程序員=一枚有才華的程序員}

沉=沉默王二 和 王=沉默王二 被淘汰出局了。

那 LinkedHashMap 是如何來(lái)維持訪(fǎng)問(wèn)順序呢？同學(xué)們感興趣的話(huà)，可以研究一下下面這三個(gè)方法。

void?afterNodeAccess(Node?p)?{?}
void?afterNodeInsertion(boolean?evict)?{?}
void?afterNodeRemoval(Node?p)?{?}

afterNodeAccess() 會(huì)在調(diào)用 get() 方法的時(shí)候被調(diào)用，afterNodeInsertion() 會(huì)在調(diào)用 put() 方法的時(shí)候被調(diào)用，afterNodeRemoval() 會(huì)在調(diào)用 remove() 方法的時(shí)候被調(diào)用。

我來(lái)以 afterNodeAccess() 為例來(lái)講解一下。

void?afterNodeAccess(HashMap.Node?e)?{?//?move?node?to?last
????LinkedHashMap.Entry?last;
????if?(accessOrder?&&?(last?=?tail)?!=?e)?{
????????LinkedHashMap.Entry?p?=
????????????????(LinkedHashMap.Entry)e,?b?=?p.before,?a?=?p.after;
????????p.after?=?null;
????????if?(b?==?null)
????????????head?=?a;
????????else
????????????b.after?=?a;
????????if?(a?!=?null)
????????????a.before?=?b;
????????else
????????????last?=?b;
????????if?(last?==?null)
????????????head?=?p;
????????else?{
????????????p.before?=?last;
????????????last.after?=?p;
????????}
????????tail?=?p;
????????++modCount;
????}
}

哪個(gè)元素被 get 就把哪個(gè)元素放在最后。了解了吧？

那同學(xué)們可能還想知道，為什么 LinkedHashMap 能實(shí)現(xiàn) ?LRU 緩存，把最不經(jīng)常訪(fǎng)問(wèn)的那個(gè)元素淘汰？

在插入元素的時(shí)候，需要調(diào)用 put() 方法，該方法最后會(huì)調(diào)用 afterNodeInsertion() 方法，這個(gè)方法被 LinkedHashMap 重寫(xiě)了。

void?afterNodeInsertion(boolean?evict)?{?//?possibly?remove?eldest
????LinkedHashMap.Entry?first;
????if?(evict?&&?(first?=?head)?!=?null?&&?removeEldestEntry(first))?{
????????K?key?=?first.key;
????????removeNode(hash(key),?key,?null,?false,?true);
????}
}

removeEldestEntry() 方法會(huì)判斷第一個(gè)元素是否超出了可容納的最大范圍，如果超出，那就會(huì)調(diào)用 removeNode() 方法對(duì)最不經(jīng)常訪(fǎng)問(wèn)的那個(gè)元素進(jìn)行刪除。

03、最后

由于 LinkedHashMap 要維護(hù)雙向鏈表，所以 LinkedHashMap 在插入、刪除操作的時(shí)候，花費(fèi)的時(shí)間要比 HashMap 多一些。

這也是沒(méi)辦法的事，對(duì)吧，欲戴皇冠必承其重嘛。既然想要維護(hù)元素的順序，總要付出點(diǎn)代價(jià)才行。

那這篇文章就到此戛然而止了，同學(xué)們要覺(jué)得意猶未盡，請(qǐng)肆無(wú)忌憚地留言告訴我哦。（一不小心又在文末甩仨成語(yǔ)，有點(diǎn)文化底蘊(yùn)，對(duì)吧？）

公眾號(hào)：沉默王二（ID：cmower）
CSDN：沉默王二
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