线性表数据结构解读（六）链式哈希表结构-LinkedHashMap

上一篇文章我和大家一起解读了HashMap的原理源码，各位童鞋可以点击链接查看线性表数据结构解读（五）哈希表结构-HashMap 

这次我们一起来看一下LinkedHashMap，它保留插入的顺序，如果需要输出的顺序和输入时的相同，那么就选用LinkedHashMap。就LinkedHashMap而言，它继承了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。 

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。

• 第一种和队列一样默认是按插入顺序排序，先进来的是最老的元素，放在队头，将来会被先移出去，最后进来的是新的元素。
• 第二种，基于访问排序，那么调用get方法后，会将每次访问的元素移至队尾，将来移除的时候移除的是队头，最先访问的元素最后才被移除，不断访问可以形成按访问顺序排序的链表。

下图是我在小黑板手绘的双链回环循环链表 

下面我们一起来分析一下LinkedHashMap的源码：

初始化及构造方法

/**
 * 双链回环循环链表
 */
public class LinkedHashMap<K, V> extends HashMap<K, V> {
    /**
     * 双向链表的头结点
     */
    transient LinkedEntry<K, V> header;
    /**
     * true通过访问来排序，false通过插入排序
     */
    private final boolean accessOrder;
    /**
     * Constructs a new empty {@code LinkedHashMap} instance.
     */
    public LinkedHashMap() {
        init();
        accessOrder = false;// 默认是插入排序
    }

    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
    @Override 
    void init() {
        header = new LinkedEntry<K, V>();
    }

    /**
     * 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
     */
    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

    /**
     * 重写了HashMap中的添加新元素方法
     */
    @Override 
    void addNewEntry(K key, V value, int hash, int index) {
        // 找到头结点
        LinkedEntry<K, V> header = this.header;
        // 找到用于移除的队头的最老结点
        LinkedEntry<K, V> eldest = header.nxt;
        // 如果最老的结点不等于头结点（有元素存在）且removeEldestEntry为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
        // 使用双向链表的套路实现插入，基于访问排序
        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数组中
    }

下图是我在小黑板手绘的插入方法实现原理图，注意其中指针的变化：

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)// 判断排序模式
                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，我将为大家带来LinkedHashMap的最佳实践：LruCache缓存算法的解析，敬请查阅LinkedHashMap最佳实践：LruCache