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1. 概述
前文「JDK 源码剖析 -HashMap(1)」剖析了 HashMap 次要办法的实现原理（其余问题当前剖析），本文剖析下 LinkedHashMap。
先看一下 LinkedHashMap 的类继承结构图：
能够看到 LinkedHashMap 继承了 HashMap。
咱们晓得 HashMap 是无序的，即迭代器的程序与插入程序没什么关系。而 LinkedHashMap 在 HashMap 的根底上减少了程序：别离为「插入程序」和「拜访程序」。即遍历 LinkedHashMap 时，能够放弃与插入程序统一的程序；或者与拜访程序统一的程序。
LinkedHashMap 外部如何实现这两种程序的呢？它是通过一个双链表来维持的。因而能够将 LinkedHashMap 了解为「双链表 + 散列表」，或者“有序的散列表”。
2. 代码剖析
2.1 节点类 Entry
LinkedHashMap 外部有一个嵌套类 Entry，它继承自 HashMap 中的 Node 类，如下：
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
Entry<K,V> before, after;
Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {super(hash, key, value, next);
}
}static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
// ...
}该 Entry 类就是 LinkedHashMap 中的节点类。能够看到，它在 Node 类的根底上又减少了 before 和 after 两个变量，它们保留的是节点的前驱和后继（从字面意思也能够进行揣测），从而来保护 LinkedHashMap 的程序。
2.2 成员变量
/**
* The head (eldest) of the doubly linked list.
*/
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;
/**
* The tail (youngest) of the doubly linked list.
*/
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;
/**
* The iteration ordering method for this linked hash map: true
* for access-order, false for insertion-order.
* LinkedHashMap 的迭代程序：true 为拜访程序；false 为插入程序。*/
final boolean accessOrder;2.3 结构器
- 结构器 1
/**
* Constructs an empty insertion-ordered LinkedHashMap instance
* with the default initial capacity (16) and load factor (0.75).
*/
public LinkedHashMap() {super();
accessOrder = false;
}这里的 super() 办法调用了 HashMap 的无参结构器。该结构器办法结构了一个容量为 16（默认初始容量）、负载因子为 0.75（默认负载因子）的空 LinkedHashMap，其程序为插入程序。
- 结构器 2、3、4、5
public LinkedHashMap(int initialCapacity) {super(initialCapacity);
accessOrder = false;
}
public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {super(initialCapacity, loadFactor);
accessOrder = false;
}
public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {super();
accessOrder = false;
putMapEntries(m, false);
}
public LinkedHashMap(int initialCapacity,
float loadFactor,
boolean accessOrder) {super(initialCapacity, loadFactor);
this.accessOrder = accessOrder;
}能够看到下面几个结构器都是通过调用父类（HashMap）的结构器办法初始化，对此不再进行剖析。后面 4 个结构器的 accessOrder 变量默认值都为 false；最初一个略微不一样，它的 accessOrder 能够在初始化时指定，即指定 LinkedHashMap 的程序（插入或拜访程序）。
2.4 put 办法
LinkedHashMap 自身没有实现 put 办法，它通过调用父类（HashMap）的办法来进行读写操作。这里再贴下 HashMap 的 put 办法：
public V put(K key, V value) {return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
// 新的 bin 节点
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
// key 已存在
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
// 散列抵触
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
// 遍历链表
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// 将新节点插入到链表开端
if ((e = p.next) == null) {p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}这个办法哪个中央跟 LinkedHashMap 有分割呢？如何能放弃 LinkedHashMap 的程序呢？且看其中的 newNode() 办法，它在 HashMap 中的代码如下：
Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {return new Node<>(hash, key, value, next);
}然而，LinkedHashMap 重写了该办法：
// 新建一个 LinkedHashMap.Entry 节点
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);
// 将新节点连贯到列表开端
linkNodeLast(p);
return p;
}// link at the end of list
private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry<K,V> p) {
LinkedHashMap.Entry<K,V> last = tail;
tail = p;
// list 为空
if (last == null)
head = p;
else {
// 将新节点插入到 list 开端
p.before = last;
last.after = p;
}
}能够看到，每次插入新节点时，都会存到列表的开端。原来如此，LinkedHashMap 的插入程序就是在这里实现的。
此外，上文剖析 HashMap 时提到两个回调办法：afterNodeAccess 和 afterNodeInsertion。它们在 HashMap 中是空的：
// Callbacks to allow LinkedHashMap post-actions
void afterNodeAccess(Node<K,V> p) { }
void afterNodeInsertion(boolean evict) {}同样，LinkedHashMap 对它们进行了重写。先来剖析 afterNodeAccess 办法：
void afterNodeAccess(Node<K,V> e) { // move node to last
LinkedHashMap.Entry<K,V> last;
// accessOrder 为 true 示意拜访程序
if (accessOrder && (last = tail) != e) {
// p 为拜访的节点，b 为其前驱，a 为其后继
LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
(LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
p.after = null;
// p 是头节点
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;
}
}为了便于剖析和了解，这里画出了两个操作示意图：
这里形容了进行该操作前后的两种状况。能够看到，该办法执行后，节点 p 被移到了 list 的开端。
2.5 get 办法
LinkedHashMap 重写了 HashMap 的 get 办法，次要是为了维持拜访程序，代码如下：
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)
return null;
// 若为拜访程序，将拜访的节点移到列表开端
if (accessOrder)
afterNodeAccess(e);
return e.value;
}这里的 getNode 办法是父类的（HashMap）。若 accessOrder 为 true（即指定为拜访程序），则将拜访的节点移到列表开端。
LinkedHashMap 中重写的 afterNodeInsertion 办法：
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);
}
}
// LinkedHashMap 中默认的返回值为 false，即这里的 removeNode 办法不执行
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {return false;}removeNode 办法是父类 HashMap 中的：
final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
boolean matchValue, boolean movable
) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
// table 不为空，且给的的 hash 值所在位置不为空
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
// 给定 key 对应的节点，在数组中第一个地位
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
node = p;
// 给定的 key 所在位置为红黑树或链表
else if ((e = p.next) != null) {if (p instanceof TreeNode)
node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
else {
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key ||
(key != null && key.equals(k)))) {
node = e;
break;
}
p = e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
// 删除节点
if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))) {if (node instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
else if (node == p)
tab[index] = node.next;
else
p.next = node.next;
++modCount;
--size;
// 删除节点后的操作
afterNodeRemoval(node);
return node;
}
}
return null;
}afterNodeRemoval 办法在 HashMap 中的实现也是空的：
void afterNodeRemoval(Node<K,V> p) {}LinkedHashMap 重写了该办法：
void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) { // unlink
LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
(LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
p.before = p.after = null;
if (b == null)
head = a;
else
b.after = a;
if (a == null)
tail = b;
else
a.before = b;
}该办法就是双链表删除一个节点的操作。
3. 用法示例
3.1 LinkedHashMap 用法
咱们晓得 HashMap 是无序的，例如：
Map<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("bush", "a");
map.put("obama", "b");
map.put("trump", "c");
map.put("lincoln", "d");
System.out.println(map);
// 输入后果（无序）：// {obama=b, trump=c, lincoln=d, bush=a}而若换成 LinkedHashMap，则能够放弃插入的程序：
Map<String, String> map = new LinkedHashMap<>();
map.put("bush", "a");
map.put("obama", "b");
map.put("trump", "c");
map.put("lincoln", "d");
System.out.println(map);
// 输入后果（插入程序）：// {bush=a, obama=b, trump=c, lincoln=d}指定 LinkedHashMap 的程序为拜访程序：
Map<String, String> map = new LinkedHashMap<>(2, 0.75f, true);
map.put("bush", "a");
map.put("obama", "b");
map.put("trump", "c");
map.put("lincoln", "d");
System.out.println(map);
map.get("obama");
System.out.println(map);
// 输入后果（插入程序）：// {bush=a, obama=b, trump=c, lincoln=d}
// 拜访 obama 后，obama 移到了开端
// {bush=a, trump=c, lincoln=d, obama=b}3.2 实现 LRU 缓存
private static class LRUCache<K, V> extends LinkedHashMap<K, V> {
private int capacity;
public LRUCache(int capacity) {super(16, 0.75f, true);
this.capacity = capacity;
}
@Override
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest) {return size() > capacity;
}
}应用举例：
LRUCache<String, String> lruCache = new LRUCache<>(2);
lruCache.put("bush", "a");
lruCache.put("obama", "b");
lruCache.put("trump", "c");
System.out.println(lruCache);
// 输入后果：// {obama=b, trump=c}这里定义的 LRUCache 类中，对 removeEldestEntry 办法进行了重写，当缓存中的容量大于 2，时会把最早插入的元素 “bush” 删除。因而只剩下两个值。
4. 小结
- LinkedHashMap 继承自 HashMap，其构造能够了解为「双链表 + 散列表」；
- 能够保护两种程序：插入程序或拜访程序；
- 能够不便的实现 LRU 缓存；
- 线程不平安。
正文完
