HashMap和LinkedHashMap

你的名字 2022-05-31 07:06 189阅读 0赞

**HashMap和LinkedHashMap的区别:**

我们在开发的过程中使用HashMap比较多，在Map中在Map 中插入、删除和定位元素，HashMap 是最好的选择。如果需要输出的顺序和输入的相同,那么用LinkedHashMap 可以实现,它还可以按读取顺序来排列。

HashMap是一个最常用的Map，它根据键的hashCode值存储数据，根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度。HashMap最多只允许一条记录的键为null，允许多条记录的值为null。HashMap不支持线程同步，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap，可能会导致数据的不一致性。如果需要同步，可以用Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有同步的能力。

Hashtable与HashMap类似，不同的是：它不允许记录的键或者值为空；它支持线程的同步，即任一时刻只有一个线程能写Hashtable，因此也导致了Hashtable在写入时会比较慢。LinkedHashMap保存了记录的插入顺序，在用Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的。

其实LinkedHashMap几乎和HashMap一样，不同的是它定义了一个Entry<K,V> header，这个header不是放在Table里，它是额外独立出来的。LinkedHashMap通过继承hashMap中的Entry<K,V>,并添加两个属性Entry<K,V>  before,after,和header结合起来组成一个双向链表,来实现按插入顺序或访问顺序排序。

**LinkedHashMap的实现：**

对于LinkedHashMap而言，它继承与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。

下面我们来分析LinkedHashMap的源代码：

类结构：  
public class LinkedHashMap<K, V> extends HashMap<K, V> implements Map<K, V>

1) 成员变量：  
 LinkedHashMap采用的hash算法和HashMap相同，但是它重新定义了数组中保存的元素Entry，该Entry除了保存当前对象的引用外，还保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用，从而在哈希表的基础上又构成了双向链接列表。看源代码：

//true表示按照访问顺序迭代，false时表示按照插入顺序  
    
     private final boolean accessOrder;  
    /** 
     * 双向链表的表头元素。 
     */  
    private transient Entry<K,V> header;  
      
    /** 
     * LinkedHashMap的Entry元素。 
     * 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。 
     */  
    private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {  
        Entry<K,V> before, after;  
        ……  
    }  
    HashMap.Entry:
    
    static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {  
            final K key;  
            V value;  
            Entry<K,V> next;  
            final int hash;  
      
            Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {  
                value = v;  
                next = n;  
                key = k;  
                hash = h;  
            }  
    }

2) 初始化：  
   通过源代码可以看出，在LinkedHashMap的构造方法中，实际调用了父类HashMap的相关构造方法来构造一个底层存放的table数组。如：

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
    
        super(initialCapacity, loadFactor);  
    
        accessOrder = false;  
    }  
       HashMap中的相关构造方法：
    
    
    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
    
        if (initialCapacity < 0)  
    
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +   initialCapacity);  
    
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)  
    
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;  
    
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))  
    
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +  loadFactor); 
    
        // Find a power of 2 >= initialCapacity  
    
        int capacity = 1;  
    
        while (capacity < initialCapacity)  
    
            capacity <<= 1;  
        this.loadFactor = loadFactor;  
    
        threshold = (int)(capacity * loadFactor);  
    
        table = new Entry[capacity];  
    
        init();  
    }

我们已经知道LinkedHashMap的Entry元素继承HashMap的Entry，提供了双向链表的功能。在上述HashMap的构造器中，最后会调用init()方法，进行相关的初始化，这个方法在HashMap的实现中并无意义，只是提供给子类实现相关的初始化调用。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。

void init() {  
    
        header = new Entry<K,V>(-1, null, null, null);  
    
        header.before = header.after = header;  
    }

3) 存储：  
LinkedHashMap并未重写父类HashMap的put方法，而是重写了父类HashMap的put方法调用的子方法void recordAccess(HashMap m)   ，void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) 和void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)，提供了自己特有的双向链接列表的实现。  
HashMap.put:

public V put(K key, V value) {  
    
           if (key == null)  
    
                return putForNullKey(value);  
    
            int hash = hash(key.hashCode());  
    
            int i = indexFor(hash, table.length);  
    
            for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {  
    
                Object k;  
    
                if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {  
    
                    V oldValue = e.value;  
    
                    e.value = value;  
    
                    e.recordAccess(this);  
    
                    return oldValue;  
    
                }  
            }  
      
            modCount++;  
    
            addEntry(hash, key, value, i);  
    
            return null;  
    }

重写方法：

void recordAccess(HashMap<K,V> m) {  
    
                LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;  
    
                if (lm.accessOrder) {  
    
                    lm.modCount++;  
    
                    remove();  
    
                    addBefore(lm.header);  
    
                }  
            }  
    
    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
    
        // 调用create方法，将新元素以双向链表的的形式加入到映射中。  
    
        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);  
    
        // 删除最近最少使用元素的策略定义  
    
        Entry<K,V> eldest = header.after;  
    
        if (removeEldestEntry(eldest)) {  
    
            removeEntryForKey(eldest.key);  
    
        } else {  
    
            if (size >= threshold)  
    
                resize(2 * table.length);  
    
        }  
    
    }  
    
    void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
    
        HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];  
    
        Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(hash, key, value, old);  
    
        table[bucketIndex] = e;  
    
        // 调用元素的addBrefore方法，将元素加入到哈希、双向链接列表。  
    
        e.addBefore(header);  
    
        size++;  
    
    }  
    
    private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {  
    
        after  = existingEntry;  
    
        before = existingEntry.before;  
    
        before.after = this;  
    
        after.before = this;  
    
    }

4) 读取：  
LinkedHashMap重写了父类HashMap的get方法，实际在调用父类getEntry()方法取得查找的元素后，再判断当排序模式accessOrder为true时，记录访问顺序，将最新访问元素添加到双向链表的表头，并从原来的位置删除。由于的链表的增加、删除操作是常量级的，故并不会带来性能的损失。  
HashMap.containsValue:

public boolean containsValue(Object value) {  
    
        if (value == null)  
    
                return containsNullValue();  
    
        Entry[] tab = table;  
    
            for (int i = 0; i < tab.length ; i++)  
    
                for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)  
    
                    if (value.equals(e.value))  
    
                        return true;  
    
        return false;  
    
    }  
    
    
     /*查找Map中是否包含给定的value，还是考虑到，LinkedHashMap拥有的双链表，
    
    在这里Override是为了提高迭代的效率。 
    
     */  
    public boolean containsValue(Object value) {  
    
            // Overridden to take advantage of faster iterator  
    
            if (value==null) {  
    
                for (Entry e = header.after; e != header; e = e.after)  
    
                    if (e.value==null)  
    
                        return true;  
    
            } else {  
    
                for (Entry e = header.after; e != header; e = e.after)  
    
                    if (value.equals(e.value))  
    
                        return true;  
            }  
    
            return false;  
    
    }  
    
     
    /*该transfer()是HashMap中的实现：遍历整个表的各个桶位，然后对桶进行遍历得到
    
    每一个Entry，重新hash到newTable中， 
    
    //放在这里是为了和下面LinkedHashMap重写该法的比较， 
    void transfer(Entry[] newTable) { 
    
            Entry[] src = table; 
    
            int newCapacity = newTable.length; 
    
            for (int j = 0; j < src.length; j++) { 
    
                Entry<K,V> e = src[j]; 
    
                if (e != null) { 
    
                    src[j] = null; 
    
                    do { 
    
                        Entry<K,V> next = e.next; 
    
                        int i = indexFor(e.hash, newCapacity); 
    
                        e.next = newTable[i]; 
    
                        newTable[i] = e; 
    
                        e = next; 
    
                    } while (e != null); 
    
                } 
    
            } 
    
    } */  
    
    
     /** 
     *transfer()方法是其父类HashMap调用resize()的时候调用的方法，它的作用是表扩容后，把旧表中的key重新hash到新的表中。 
    
     *这里从写了父类HashMap中的该方法，是因为考虑到，LinkedHashMap拥有的双链表，在这里Override是为了提高迭代的效率。 
     */  
     void transfer(HashMap.Entry[] newTable) {  
    
       int newCapacity = newTable.length;  
    
       for (Entry<K, V> e = header.after; e != header; e = e.after) {  
    
         int index = indexFor(e.hash, newCapacity);  
    
         e.next = newTable[index];  
    
         newTable[index] = e;  
    
       }  
    
     }  
    
    public V get(Object key) {  
    
        // 调用父类HashMap的getEntry()方法，取得要查找的元素。  
    
        Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);  
    
        if (e == null)  
    
            return null;  
    
        // 记录访问顺序。  
    
        e.recordAccess(this);  
    
        return e.value;  
    
    }  
    
    void recordAccess(HashMap<K,V> m) {  
    
        LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;  
    
        // 如果定义了LinkedHashMap的迭代顺序为访问顺序，  
    
        // 则删除以前位置上的元素，并将最新访问的元素添加到链表表头。  
    
        if (lm.accessOrder) {  
    
            lm.modCount++;  
    
            remove();  
    
            addBefore(lm.header);  
    
        }  
    
    }  
     
    /** 
    * Removes this entry from the linked list. 
    
    */  
    private void remove() {  
    
        before.after = after;  
    
        after.before = before;  
    
    }  
    
    /**clear链表，设置header为初始状态*/  
    
    public void clear() {  
    
     super.clear();  
    
     header.before = header.after = header;  
    
    }

5) 排序模式：  
  
LinkedHashMap定义了排序模式accessOrder，该属性为boolean型变量，对于访问顺序，为true；对于插入顺序，则为false。private final boolean accessOrder;  一般情况下，不必指定排序模式，其迭代顺序即为默认为插入顺序。看LinkedHashMap的构造方法，如：

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
    
        super(initialCapacity, loadFactor);  
    
        accessOrder = false;  
    }

这些构造方法都会默认指定排序模式为插入顺序。如果你想构造一个LinkedHashMap，并打算按从近期访问最少到近期访问最多的顺序（即访问顺序）来保存元素，那么请使用下面的构造方法构造LinkedHashMap：

public LinkedHashMap(int initialCapacity,   float loadFactor,   boolean accessOrder) {  
    
        super(initialCapacity, loadFactor);  
    
        this.accessOrder = accessOrder;  
    }

该哈希映射的迭代顺序就是最后访问其条目的顺序，这种映射很适合构建LRU缓存。LinkedHashMap提供了removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest)方法。该方法可以提供在每次添加新条目时移除最旧条目的实现程序，默认返回false，这样，此映射的行为将类似于正常映射，即永远不能移除最旧的元素。当有新元素加入Map的时候会调用Entry的addEntry方法，会调用removeEldestEntry方法，这里就是实现LRU元素过期机制的地方，默认的情况下removeEldestEntry方法只返回false表示元素永远不过期。

/** 
        * This override alters behavior of superclass put method. It causes newly 
    
        * allocated entry to get inserted at the end of the linked list and 
    
        * removes the eldest entry if appropriate. 
    
        */  
       void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
    
           createEntry(hash, key, value, bucketIndex);  
           // Remove eldest entry if instructed, else grow capacity if appropriate  
    
           Entry<K,V> eldest = header.after;  
    
           if (removeEldestEntry(eldest)) {  
    
               removeEntryForKey(eldest.key);  
    
           } else {  
    
               if (size >= threshold)   
    
                   resize(2 * table.length);  
    
           }  
       }  
      
       /** 
        * This override differs from addEntry in that it doesn't resize the 
    
        * table or remove the eldest entry. 
    
        */  
       void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
    
           HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];  
    
    Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(hash, key, value, old);  
    
           table[bucketIndex] = e;  
    
           e.addBefore(header);  
    
           size++;  
    
       }  
      
       protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {  
    
           return false;  
       }

此方法通常不以任何方式修改映射，相反允许映射在其返回值的指引下进行自我修改。如果用此映射构建LRU缓存，则非常方便，它允许映射通过删除旧条目来减少内存损耗。例如：重写此方法，维持此映射只保存100个条目的稳定状态，在每次添加新条目时删除最旧的条目。

private static final int MAX_ENTRIES = 100;  
    
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {  
    
        return size() > MAX_ENTRIES;  
    
    }