【学习笔记】JDK源码学习之LinkedHashMap（附带面试题）

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什么是 LinkedHashMap ? 它的作用又是什么？它和 HashMap 有什么区别呢？

老样子，带着以上问题来深入了解 LinkedHashMap 的作用吧。

1、什么是LinkedHashMap？

LinkedHashMap 继承于 HashMap ，在 HashMap 的基础上，通过维护一条双向链表，解决了 HashMap 不能随时保持遍历顺序和插入顺序一致性的问题。

继承图：

源码：

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

从源码中我们能发现 LinkedHashMap 是继承了 HashMap 且实现了 Map 这个接口。

如果大家还没有看过 HashMap 的一些详细介绍，可以参考本篇文章嗷：地址

也就是说 HashMap 的一些特性也是被 LinkedHashMap 继承了下来。

• 可以有序（插叙），不可重复，允许 null 键值对的存在。
• 也是一个 KV 的结构。
• 同样也是单线程安全·，多线程会出现相对应的问题。

但是 LinkedHashMap 真的就和 HashMap 没有什么区别了吗？

这个问题我们先不回答，大家可以慢慢的向下继续寻找答案。

2、LinkedHashMap的常用变量、构造函数和常用方法

2.1 LinkedHashMap的常用变量

源码：

    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);
        }
    }

    private static final long serialVersionUID = 3801124242820219131L;

    /**
     * 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: <tt>true</tt>
     * for access-order, <tt>false</tt> for insertion-order.
     *
     * @serial
     */
    final boolean accessOrder;

• Node : LinkedHashMap 重写了HashMap的Node内部类，新增了 before , after 两个属性来记录头节点和尾结点。
• head ：链表的头节点。
• tail : 链表的尾节点。
• accessOrder ：是否开启 LRU 算法（后面会讲到）。

HashMap 的链表是单链表，而这里的链表是双向链表。

HashMap:

LinkedHashMap:

这就是两者的的区别之一，剩下的我们可以继续向下看嗷。

2.2 LinkedHashMap 中的构造函数

源码：

    public LinkedHashMap() {
        super();
        accessOrder = false; // 是否开启LRU缓冲
    }

    public LinkedHashMap(int initialCapacity) {
        super(initialCapacity);
        accessOrder = false; // 是否开启LRU缓冲
    }

    public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        super(initialCapacity, loadFactor);
        accessOrder = false; // 是否开启LRU缓冲
    }

    public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        super();
        accessOrder = false; // 是否开启LRU缓冲
        putMapEntries(m, false);
    }
    public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder) {
        super(initialCapacity, loadFactor);
        this.accessOrder = accessOrder;
    }

共有五种构造方法：

• LinkedHashMap() :无参构造
• LinkedHashMap(int initialCapacity) : 有参构造，initialCapacity 表示为初始化容量。
• LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) 有参构造，loadFactor 表示为 扩容的加载因子 。
• LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) 有参构造，m 表示用另外一个 map 的所有数据到本map中。
• LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder) : 有参构造，accessOrder 表示为 是否开启 LRU 一般默认都是打开 false 。

2.3 LinkedHashMap中常用的方法

在 LinkedHashMap 中常用的方法有以下几种：

• get
• put
• remove

我们就用以上三种来进行逐一的分析。

2.3.1 get方法

先看看源码：

LinkedHashMap :

    public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        // 调用 hashMap 中的 getNode() 方法，根据 key 的哈希值找到对应的桶位置，判断节点后（链表、头结点、树节点）进行返回
        if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)
            return null;
        // 如果 accessOrder 为 true，获取元素后把当前键值对调整到尾部
        if (accessOrder)
            afterNodeAccess(e);
        return e.value;
    }

虽说 LinkedHashMap 继承了 HashMap ，但是有一些方法 LinkedHashMap 也是进行了重写，去来符合 LinkedHashMap 的构造。

而 get 就是重写了 HashMap 中的 get(Object key) 方法。

主要就是增加了 accessOrder 相关操作。核心的查找操作还是通过 HashMap 中的方法去进行。

补充：

afterNodeAccess 方法：

    void afterNodeAccess(Node<K,V> e) { // move node to last
        LinkedHashMap.Entry<K,V> last;
        // 判断迭代策略，并且当前节点不是尾节点
        if (accessOrder && (last = tail) != e) {
            // 记录当前节点，并获取前后节点
            LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
                (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
            // 把当前节点的 after 节点置 null
            p.after = null;
            // 如果当前节点是头节点，把后一个节点置为头节点
            if (b == null)
                head = a;
            // 把当前节点的前后节点相连
            else
                b.after = a;
            if (a != null)
                a.before = b;
            else
                last = b;
            if (last == null)
                head = p;
            // 把当前节点置为尾节点并记录
            else {
                p.before = last;
                last.after = p;
            }
            tail = p;
            ++modCount;
        }
    }

我们以下图举例看下整个 afterNodeAccess 过程是是怎么样的，比如我们该次操作访问的是 13 这个节点，而 14 是其后驱，11 是其前驱，且 tail = 14 。在通过 get 访问 13 节点后， 13变成了 tail 节点，而14变成了其前驱节点，相应的 14的前驱变成 11 ，11的后驱变成了14， 14的后驱变成了13.

2.3.2 put方法

• LinkedHashMap 并没有重写任何 put() 方法，但是其重写了构建新节点的 newNode() 方法。
• newNode() 会在 HashMap 的 putVal() 方法里被调用，putVal() 方法会在批量插入数据 putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) 或者插入单个数据 public V put(K key, V value) 时被调用。

源码

    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

// 说明：在这里再次强调一遍：evict参数用于LinkedHashMap中的尾部操作，这里没有实际意义。
// onlyIfAbsent参数用于是否覆盖相同key下的value值
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
  			// 首先判断是否需要扩容
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        	// 这里调用的是LinkedHashMap的newNode()方法。
        	// 如果理解多态的：这点应该很容易理解
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
          	// 判断当前节点是否是树
            else if (p instanceof TreeNode)
              	// 遍历红黑树进行添加
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                    	// 同上
                        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;
               // 由LinkedHashMap的实现，并调用
               // 作用：
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        // 由LinkedHashMap的实现，并调用
        // 作用：在执行一次插入操作都会执行的操作
        // 主要就是对LRU算法的支持。
        // 是否移动最早的元素。但是LinkedHashMap中总是返回false.所以在这里没什么用。
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

    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);
        // 作用：将新建的节点添加到维护的双向链表上去
        // 方式：往链表的尾部进行添加
        linkNodeLast(p);
        return p;
    }

    // link at the end of list
    private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry<K,V> p) {
        LinkedHashMap.Entry<K,V> last = tail;
       // p为新的需要追加的结点
        tail = p;
        // 如果last为null.则表示现在链表为空。新new出来的p元素就是链表的头结点
        if (last == null)
            head = p;
        else {
        // 否则就是链表中已存在结点的情况：往尾部添加即可
        	// 把新追加p的结点的前驱结点设置之前的尾部结点
        	// 把之前的尾部结点的后驱结点设为新追加的p结点
            p.before = last;
            last.after = p;
        }
    }

在LinkedHashMap类使用的仍然是父类HashMap的put方法，所以插入节点对象的流程基本一致。不同的是，LinkedHashMap重写了afterNodeInsertion和afterNodeAccess方法。

afterNodeInsertion方法用于移除链表中的最旧的节点对象，也就是链表头部的对象。但是在JDK1.8版本中，可以看到removeEldestEntry一直返回false，所以该方法并不生效。如果存在特定的需求，比如链表中长度固定，并保持最新的N的节点数据，可以通过重写该方法来进行实现。

2.3.3 remove

LinkedHashMap 重写了 afterNodeRemoval 方法，用于在删除节点的时候，调整双链表的结构。

源码：

     public final void remove() {
            Node<K,V> p = current;
            if (p == null)
                throw new IllegalStateException();
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            current = null;
            K key = p.key;
            removeNode(hash(key), key, null, false, false);
            expectedModCount = modCount;
        }
    }

		// 双向链表的删除
    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;
    }

3、总结

1. LinkedHashMap的实现还是比较简单的，是LinkedList+HashMap。拥有HashMap的特性并维持了双向链表保存存储顺序或访问顺序。老数据存在前面，新数据尾部插入。
2. LinkedHashMap的实现几乎都是实现了HashMap未实现的空方法，实现HashMap的钩子方法复用HashMap的方法。这种父类暴露钩子函数子类实现的方式可以在后续开发实现。
3. LinkedHashMap在节点添加前后指向实现元素存储/访问，用空间换时间。
4. 两种访问方式：访问/新增

4、常见面试题

1. LinkedHashMap是怎么保证元素有序的？
2. LinkedHashMap和HashMap的有什么异同点？
3. LinkedHashMap的在设置时用到了哪些Java的思想或设计模式？
4. LinkedHashMap是个什么东西？
5. LinkedHashMap在使用上有啥特点？
6. LinkedHashMap访问有序是怎么体现的呢？是直接调用get()方法就会自动排序么？
7. LinkedHashMap的双向链表对象都包含什么属性？
8. LinkedHashMap调用remove()后链表怎么维护?

答案地址： 答案地址

参考文章

https://juejin.cn/post/6844903590159450120#heading-6

https://blog.csdn.net/codejas/article/details/85471109

https://blog.csdn.net/weixin_39723544/article/details/83269282