LinkedHashMap 核心源码解析

人一旦与自己相认，也就没那么合群了。 ——《半山文集》

0 前言

无序的 HashMap ,按 key 排序的 TreeMap ,那么 LinkedHashMap特点在哪呢 - 维护插入的顺序.LinkedHashMap 也同样出自于 Bloch之手（开发了整个 Java 集合框架的男人）.

• 元素存储关系
  
  红黄箭头:元素添加顺序 蓝箭头:单链表各个元素的存储顺序 head:链表头部 tail:链表尾部

1 继承体系

• 继承自 HashMap ，因此 HashMap 拥有的荣耀它也都有.
  

2 属性

• 双向链表的头（最老）
  
• 双链表的末尾（最小）
  
• HashMap.Node的子类:常规 LinkedHashMap 节点,增加了 before 和 after 属性,维护双向链表的结构
  
• 此 LinkedHashMap 的迭代排序方法： true: 访问顺序 false(默认): 插入顺序
  

3 构造方法

构造方法都是先执行父类 HashMap 的构造方法.

3.1 无参

• 构造一个空的维护插入顺序的LinkedHashMap实例，其默认初始容量（16）和负载因子（0.75）.
  

3.2 有参

• 构造一个空的LinkedHashMap实例，可自己指定初始容量，负载因子和排序模式.
  
• 构造一个维护插入顺序的LinkedHashMap实例，该实例具有与指定map相同的映射关系,创建的LinkedHashMap实例具有默认的加载因子（0.75）和足以容纳指定map中映射的初始容量.
  

下面我们开始研究该类的主要特性是如何通过代码实现的.

4 按插入顺序访问

LinkedHashMap 默认 accessOrder 为 false，提供按照插入顺序的访问，并没有重写父类 HashMap 的 put 方法.但在 HashMap 中，put 的是 HashMap 的 Node 类型节点，LinkedHashMap 的 Entry 与其结构并不同,又是怎样建立起双向链表的呢？下面一起看下 LinkedHashMap 插入相关代码.

忽略未重写的 put=>putValue代码部分,我们直接观察重写的

newNode

• HashMap
  
• LinkedHashMap 重写
  
  控制新增节点追加到链表的尾部，这样每次新节点都追加到尾部，即可保证插入顺序了. 继续研究 linkNodeLast

linkNodeLast

新增节点，并追加到链表的尾部.

// link at the end of list
private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry<K,V> p) {
    LinkedHashMap.Entry<K,V> last = tail;
    // 新增于尾节点
    tail = p;
    // last 为null，说明链表为空
    if (last == null)
        head = p;
    // 链表非空，建立新节点和上一个尾节点的前后关系
    else {
        // 将新节点 p 直接接在链尾
        p.before = last;
        last.after = p;
    }
}

由此得知,通过在 HashMap 基础上新增的头尾节点，节点的 before 和 after 属性，就能实现在每次新增时，把节点直接追加到尾节点，即可达到维护按照插入顺序的链表结构的目的!

• 图解链表创建步骤
  
  蓝色部分是 HashMap 的方法 橙色部分为 LinkedHashMap 独有方法

注意 LinkedHashMap 虽然也是双向链表,但只提供单向的按插入的顺序从头到尾访问，不及 LinkedList 般可双向无死角访问.

• LinkedHashMap 通过迭代器访问，而且默认是从头节点开始访问
  
  迭代过程中，不断访问 after 节点即可完成遍历.
  
  1 处进行校验 2 处通过节点的 after 属性，找到后继节点

5 链表节点的删除

• HashMap 中保存的允许 LinkedHashMap 后处理的回调
  
  与插入操作一样，LinkedHashMap 删除操作相关的代码也是直接用父类的实现. 在删除节点时，父类不会修复 LinkedHashMap 的双向链表。那么删除及节点后，被删除的节点该如何从双链表中安全移除呢？其实在删除节点后，回调方法 afterNodeRemoval 会被调用。LinkedHashMap 重写了该方法.

// e 为已经删除的节点
void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) { // unlink
    LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
        (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
    // 将 p 节点的前驱后后继引用置 null,辅助 GC
    p.before = p.after = null;
    // p.before 为 null，表明 p 是头节点 
    if (b == null)
        head = a;
    else
        // 否则将 p 的前驱节点连接到 p 的后继节点
        b.after = a;
    // a 为 null，表明 p 是尾节点
    if (a == null)
        tail = b;
    else
        // 否则将 a 的前驱节点连接到 b 
        a.before = b;
}

删除元素的主要流程:

1. 根据 hash 定位到桶位置
2. 遍历链表或调用红黑树相关的删除方法
3. 从 LinkedHashMap 维护的双链表中移除要删除的节点
   

6 LRU（Least recently used,最近最少使用）

3.2.1 栗子

经常访问的元素会被追加到队尾，这样不经常访问的数据自然就靠近队头，然后可以通过设置删除策略，比如当 Map 元素个数大于多少时，把头节点删除

3.2.2 元素被移到队尾

get 时，元素会被移动到队尾：

public V get(Object key) {
    Node<K,V> e;
    // 调用 HashMap  get 方法
    if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)
        return null;
    // 如果设置了 LRU 策略
    if (accessOrder)
    // 这个方法把当前 key 移动到队尾
        afterNodeAccess(e);
    return e.value;
}

从上述源码中，可以看到，通过 afterNodeAccess 方法把当前访问节点移动到了队尾，其实不仅仅是 get 方法，执行 getOrDefault、compute、computeIfAbsent、computeIfPresent、merge 方法时，也会这么做，通过不断的把经常访问的节点移动到队尾，那么靠近队头的节点，自然就是很少被访问的元素了。