1 前言LinkedHashMap继承于HashMap，如果对HashMap原理还不清楚的同学，请先看上一篇：图解HashMap原理 2 LinkedHashMap使用与实现先来一张LinkedHashMap的结构图，不要虚，看完文章再来看这个图，就秒懂了，先混个面熟：  LinkedHashMap结构.png
2.1 应用场景HashMap是无序的，当我们希望有顺序地去存储key-value时，就需要使用LinkedHashMap了。 Map<String, String> hashMap = new HashMap<String, String>();
hashMap.put('name1', 'josan1');
hashMap.put('name2', 'josan2');
hashMap.put('name3', 'josan3');
Set<Entry<String, String>> set = hashMap.entrySet();
Iterator<Entry<String, String>> iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
Entry entry = iterator.next();
String key = (String) entry.getKey();
String value = (String) entry.getValue();
System.out.println('key:' key ',value:' value);
}
 image.png
我们是按照xxx1、xxx2、xxx3的顺序插入的，但是输出结果并不是按照顺序的。 同样的数据，我们再试试LinkedHashMap  image.png
结果可知，LinkedHashMap是有序的，且默认为插入顺序。 2.2 简单使用跟HashMap一样，它也是提供了key-value的存储方式，并提供了put和get方法来进行数据存取。 LinkedHashMap<String, String> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();
linkedHashMap.put('name', 'josan');
String name = linkedHashMap.get('name');
2.3 定义LinkedHashMap继承了HashMap，所以它们有很多相似的地方。 2.4 构造方法 image.png
LinkedHashMap提供了多个构造方法，我们先看空参的构造方法。 public LinkedHashMap() {
// 调用HashMap的构造方法，其实就是初始化Entry[] table
super();
// 这里是指是否基于访问排序，默认为false
accessOrder = false;
}
首先使用super调用了父类HashMap的构造方法，其实就是根据初始容量、负载因子去初始化Entry[] table，详细的看上一篇HashMap解析。 然后把accessOrder设置为false，这就跟存储的顺序有关了，LinkedHashMap存储数据是有序的，而且分为两种：插入顺序和访问顺序。 这里accessOrder设置为false，表示不是访问顺序而是插入顺序存储的，这也是默认值，表示LinkedHashMap中存储的顺序是按照调用put方法插入的顺序进行排序的。LinkedHashMap也提供了可以设置accessOrder的构造方法，我们来看看这种模式下，它的顺序有什么特点？  image.png
因为调用了get('name1')导致了name1对应的Entry移动到了最后，这里只要知道LinkedHashMap有插入顺序和访问顺序两种就可以，后面会详细讲原理。 还记得，上一篇HashMap解析中提到，在HashMap的构造函数中，调用了init方法，而在HashMap中init方法是空实现，但LinkedHashMap重写了该方法，所以在LinkedHashMap的构造方法里，调用了自身的init方法，init的重写实现如下： /**
* Called by superclass constructors and pseudoconstructors (clone,
* readObject) before any entries are inserted into the map. Initializes
* the chain.
*/
@Override
void init() {
// 创建了一个hash=-1，key、value、next都为null的Entry
header = new Entry<>(-1, null, null, null);
// 让创建的Entry的before和after都指向自身，注意after不是之前提到的next
// 其实就是创建了一个只有头部节点的双向链表
header.before = header.after = header;
}
这好像跟我们上一篇HashMap提到的Entry有些不一样，HashMap中静态内部类Entry是这样定义的： 没有before和after属性啊！原来，LinkedHashMap有自己的静态内部类Entry，它继承了HashMap.Entry，定义如下: /**
* LinkedHashMap entry.
*/
private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {
// These fields comprise the doubly linked list used for iteration.
Entry<K,V> before, after;
Entry(int hash, K key, V value, HashMap.Entry<K,V> next) {
super(hash, key, value, next);
}
所以LinkedHashMap构造函数，主要就是调用HashMap构造函数初始化了一个Entry[] table，然后调用自身的init初始化了一个只有头结点的双向链表。完成了如下操作：  LinkedHashMap构造函数.png
2.5 put方法LinkedHashMap没有重写put方法，所以还是调用HashMap得到put方法，如下： 我们看看LinkedHashMap的addEntry方法： void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
// 调用父类的addEntry，增加一个Entry到HashMap中
super.addEntry(hash, key, value, bucketIndex);
// removeEldestEntry方法默认返回false，不用考虑
Entry<K,V> eldest = header.after;
if (removeEldestEntry(eldest)) {
removeEntryForKey(eldest.key);
}
}
这里调用了父类HashMap的addEntry方法，如下： 前面是扩容相关的代码，在上一篇HashMap解析中已经讲过了。这里主要看createEntry方法，LinkedHashMap进行了重写。 void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];
// e就是新创建了Entry，会加入到table[bucketIndex]的表头
Entry<K,V> e = new Entry<>(hash, key, value, old);
table[bucketIndex] = e;
// 把新创建的Entry，加入到双向链表中
e.addBefore(header);
size ;
}
我们来看看LinkedHashMap.Entry的addBefore方法： 从这里就可以看出，当put元素时，不但要把它加入到HashMap中去，还要加入到双向链表中，所以可以看出LinkedHashMap就是HashMap 双向链表，下面用图来表示逐步往LinkedHashMap中添加数据的过程，红色部分是双向链表，黑色部分是HashMap结构，header是一个Entry类型的双向链表表头，本身不存储数据。 首先是只加入一个元素Entry1，假设index为0：  LinkedHashMap结构一个元素.png
当再加入一个元素Entry2，假设index为15：  LinkedHashMap结构两个元素.png
当再加入一个元素Entry3, 假设index也是0：  LinkedHashMap结构三个元素.png
以上，就是LinkedHashMap的put的所有过程了，总体来看，跟HashMap的put类似，只不过多了把新增的Entry加入到双向列表中。 2.6 扩容在HashMap的put方法中，如果发现前元素个数超过了扩容阀值时，会调用resize方法，如下： void resize(int newCapacity) {
Entry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
boolean oldAltHashing = useAltHashing;
useAltHashing |= sun.misc.VM.isBooted() &&
(newCapacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);
boolean rehash = oldAltHashing ^ useAltHashing;
// 把旧table的数据迁移到新table
transfer(newTable, rehash);
table = newTable;
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY 1);
}
LinkedHashMap重写了transfer方法，数据的迁移，它的实现如下： 可以看出，LinkedHashMap扩容时，数据的再散列和HashMap是不一样的。 HashMap是先遍历旧table，再遍历旧table中每个元素的单向链表，取得Entry以后，重新计算hash值，然后存放到新table的对应位置。 LinkedHashMap是遍历的双向链表，取得每一个Entry，然后重新计算hash值，然后存放到新table的对应位置。 从遍历的效率来说，遍历双向链表的效率要高于遍历table，因为遍历双向链表是N次（N为元素个数）；而遍历table是N table的空余个数（N为元素个数）。 2.7 双向链表的重排序前面分析的，主要是当前LinkedHashMap中不存在当前key时，新增Entry的情况。当key如果已经存在时，则进行更新Entry的value。就是HashMap的put方法中的如下代码： 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;
// 重排序
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
主要看e.recordAccess(this)，这个方法跟访问顺序有关，而HashMap是无序的，所以在HashMap.Entry的recordAccess方法是空实现，但是LinkedHashMap是有序的,LinkedHashMap.Entry对recordAccess方法进行了重写。 在LinkedHashMap中，只有accessOrder为true，即是访问顺序模式，才会put时对更新的Entry进行重新排序，而如果是插入顺序模式时，不会重新排序，这里的排序跟在HashMap中存储没有关系，只是指在双向链表中的顺序。 举个栗子：开始时，HashMap中有Entry1、Entry2、Entry3，并设置LinkedHashMap为访问顺序，则更新Entry1时，会先把Entry1从双向链表中删除，然后再把Entry1加入到双向链表的表尾，而Entry1在HashMap结构中的存储位置没有变化，对比图如下所示：  LinkedHashMap重排序.png
2.8 get方法LinkedHashMap有对get方法进行了重写，如下： public V get(Object key) {
// 调用genEntry得到Entry
Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);
if (e == null)
return null;
// 如果LinkedHashMap是访问顺序的，则get时，也需要重新排序
e.recordAccess(this);
return e.value;
}
先是调用了getEntry方法，通过key得到Entry，而LinkedHashMap并没有重写getEntry方法，所以调用的是HashMap的getEntry方法，在上一篇文章中我们分析过HashMap的getEntry方法：首先通过key算出hash值，然后根据hash值算出在table中存储的index，然后遍历table[index]的单向链表去对比key，如果找到了就返回Entry。 后面调用了LinkedHashMap.Entry的recordAccess方法，上面分析过put过程中这个方法，其实就是在访问顺序的LinkedHashMap进行了get操作以后，重新排序，把get的Entry移动到双向链表的表尾。 2.9 遍历方式取数据我们先来看看HashMap使用遍历方式取数据的过程：  HashMap遍历.png
很明显，这样取出来的Entry顺序肯定跟插入顺序不同了，既然LinkedHashMap是有序的，那么它是怎么实现的呢？ LinkedHashMap没有重写entrySet方法，我们先来看HashMap中的entrySet，如下： public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
return entrySet0();
}
private Set<Map.Entry<K,V>> entrySet0() {
Set<Map.Entry<K,V>> es = entrySet;
return es != null ? es : (entrySet = new EntrySet());
}
private final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
return newEntryIterator();
}
// 无关代码
......
}
可以看到，HashMap的entrySet方法，其实就是返回了一个EntrySet对象。 我们得到EntrySet会调用它的iterator方法去得到迭代器Iterator，从上面的代码也可以看到，iterator方法中直接调用了newEntryIterator方法并返回，而LinkedHashMap重写了该方法 这里直接返回了EntryIterator对象，这个和上一篇HashMap中的newEntryIterator方法中一模一样，都是返回了EntryIterator对象，其实他们返回的是各自的内部类。我们来看看LinkedHashMap中EntryIterator的定义： private class EntryIterator extends LinkedHashIterator<Map.Entry<K,V>> {
public Map.Entry<K,V> next() {
return nextEntry();
}
}
该类是继承LinkedHashIterator，并重写了next方法；而HashMap中是继承HashIterator。 我们先不看整个类的实现，只要知道在LinkedHashMap中，Iterator<Entry<String, String>> iterator = set.iterator()，这段代码会返回一个继承LinkedHashIterator的Iterator，它有着跟HashIterator不一样的遍历规则。 接着，我们会用while(iterator.hasNext())去循环判断是否有下一个元素，LinkedHashMap中的EntryIterator没有重写该方法，所以还是调用LinkedHashIterator中的hasNext方法，如下： public boolean hasNext() {
// 下一个应该返回的Entry是否就是双向链表的头结点
// 有两种情况：1.LinkedHashMap中没有元素；2.遍历完双向链表回到头部
return nextEntry != header;
}
nextEntry表示下一个应该返回的Entry，默认值是header.after，即双向链表表头的下一个元素。而上面介绍到，LinkedHashMap在初始化时，会调用init方法去初始化一个before和after都指向自身的Entry，但是put过程会把新增加的Entry加入到双向链表的表尾，所以只要LinkedHashMap中有元素，第一次调用hasNext肯定不会为false。 然后我们会调用next方法去取出Entry，LinkedHashMap中的EntryIterator重写了该方法，如下： 而它自身又没有重写nextEntry方法，所以还是调用的LinkedHashIterator中的nextEntry方法： Entry<K,V> nextEntry() {
// 保存应该返回的Entry
Entry<K,V> e = lastReturned = nextEntry;
//把当前应该返回的Entry的after作为下一个应该返回的Entry
nextEntry = e.after;
// 返回当前应该返回的Entry
return e;
}
这里其实遍历的是双向链表，所以不会存在HashMap中需要寻找下一条单向链表的情况，从头结点Entry header的下一个节点开始，只要把当前返回的Entry的after作为下一个应该返回的节点即可。直到到达双向链表的尾部时，after为双向链表的表头节点Entry header，这时候hasNext就会返回false，表示没有下一个元素了。LinkedHashMap的遍历取值如下图所示： LinkedHashMap遍历.png
易知，遍历出来的结果为Entry1、Entry2...Entry6。 2.10 remove方法LinkedHashMap没有提供remove方法，所以调用的是HashMap的remove方法，实现如下： 在上一篇HashMap中就分析了remove过程，其实就是断开其他对象对自己的引用。比如被删除Entry是在单向链表的表头，则让它的next放到表头，这样它就没有被引用了；如果不是在表头，它是被别的Entry的next引用着，这时候就让上一个Entry的next指向它自己的next，这样，它也就没被引用了。 在HashMap.Entry中recordRemoval方法是空实现，但是LinkedHashMap.Entry对其进行了重写，如下： void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
remove();
}
private void remove() {
before.after = after;
after.before = before;
}
易知，这是要把双向链表中的Entry删除，也就是要断开当前要被删除的Entry被其他对象通过after和before的方式引用。 所以，LinkedHashMap的remove操作。首先把它从table中删除，即断开table或者其他对象通过next对其引用，然后也要把它从双向链表中删除，断开其他对应通过after和before对其引用。 3 HashMap与LinkedHashMap的结构对比再来看看HashMap和LinkedHashMap的结构图，是不是秒懂了。LinkedHashMap其实就是可以看成HashMap的基础上，多了一个双向链表来维持顺序。 HashMap结构.png
LinkedHashMap结构.png
4 LinkedHashMap在Android中的应用在Android中使用图片时，一般会用LruCacha做图片的内存缓存，它里面就是使用LinkedHashMap来实现存储的。 前面提到了，accessOrder为true，表示LinkedHashMap为访问顺序，当对已存在LinkedHashMap中的Entry进行get和put操作时，会把Entry移动到双向链表的表尾（其实是先删除，再插入）。 public final V put(K key, V value) {
if (key == null || value == null) {
throw new NullPointerException('key == null || value == null');
}
V previous;
// 对map进行操作之前，先进行同步操作
synchronized (this) {
putCount ;
size = safeSizeOf(key, value);
previous = map.put(key, value);
if (previous != null) {
size -= safeSizeOf(key, previous);
}
}
if (previous != null) {
entryRemoved(false, key, previous, value);
}
// 整理内存，看是否需要移除LinkedHashMap中的元素
trimToSize(maxSize);
return previous;
}
之前提到了，HashMap是线程不安全的，LinkedHashMap同样是线程不安全的。所以在对调用LinkedHashMap的put方法时，先使用synchronized 进行了同步操作。 我们最关心的是倒数第一行代码，其中maxSize为我们给LruCache设置的最大缓存大小。我们看看该方法： 从注释上就可以看出，该方法就是不断移除LinkedHashMap中双向链表表头的元素，直到当前缓存大小小于或等于最大可缓存的大小。 由前面的重排序我们知道，对LinkedHashMap的put和get操作，都会让被操作的Entry移动到双向链表的表尾，而移除是从map.entrySet().iterator().next()开始的，也就是双向链表的表头的header的after开始的，这也就符合了LRU算法的需求。 下图表示了LinkedHashMap中删除、添加、get/put已存在的Entry操作。 LinkedHashMap之Lru.png
5 总结
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来自： liang1234_ > 《原理》
