UDN-企业互联网技术人气社区

板块导航

浏览  : 1269
回复  : 0

[讨论交流] Java集合框架源码剖析:LinkedHashSet 和 LinkedHashMap

[复制链接]
genie1003的头像 楼主
发表于 2016-10-14 10:40:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
  总体介绍

  如果你已看过前面关于HashSet和HashMap,以及TreeSet和TreeMap的讲解,一定能够想到本文将要讲解的LinkedHashSet和LinkedHashMap其实也是一回事。LinkedHashSet和LinkedHashMap在Java里也有着相同的实现,前者仅仅是对后者做了一层包装,也就是说LinkedHashSet里面有一个LinkedHashMap(适配器模式)。因此本文将重点分析LinkedHashMap。

  LinkedHashMap实现了Map接口,即允许放入key为null的元素,也允许插入value为null的元素。从名字上可以看出该容器是linked list和HashMap的混合体,也就是说它同时满足HashMap和linked list的某些特性。可将LinkedHashMap看作采用linked list增强的HashMap。
1.png

  事实上LinkedHashMap是HashMap的直接子类,二者唯一的区别是LinkedHashMap在HashMap的基础上,采用双向链表(doubly-linked list)的形式将所有entry连接起来,这样是为保证元素的迭代顺序跟插入顺序相同。上图给出了LinkedHashMap的结构图,主体部分跟HashMap完全一样,多了header指向双向链表的头部(是一个哑元),该双向链表的迭代顺序就是entry的插入顺序。

  除了可以保迭代历顺序,这种结构还有一个好处:迭代LinkedHashMap时不需要像HashMap那样遍历整个table,而只需要直接遍历header指向的双向链表即可,也就是说LinkedHashMap的迭代时间就只跟entry的个数相关,而跟table的大小无关。

  有两个参数可以影响LinkedHashMap的性能:初始容量(inital capacity)和负载系数(load factor)。初始容量指定了初始table的大小,负载系数用来指定自动扩容的临界值。当entry的数量超过capacity*load_factor时,容器将自动扩容并重新哈希。对于插入元素较多的场景,将初始容量设大可以减少重新哈希的次数。

  将对象放入到LinkedHashMap或LinkedHashSet中时,有两个方法需要特别关心:hashCode()和equals()。hashCode()方法决定了对象会被放到哪个bucket里,当多个对象的哈希值冲突时,equals()方法决定了这些对象是否是“同一个对象”。所以,如果要将自定义的对象放入到LinkedHashMap或LinkedHashSet中,需要*@Override*hashCode()和equals()方法。

  通过如下方式可以得到一个跟源Map 迭代顺序一样的LinkedHashMap:
  1. void foo(Map m) {
  2.     Map copy = new LinkedHashMap(m);
  3.     ...
  4. }
复制代码

  出于性能原因,LinkedHashMap是非同步的(not synchronized),如果需要在多线程环境使用,需要程序员手动同步;或者通过如下方式将LinkedHashMap包装成(wrapped)同步的:
  1. Map m = Collections.synchronizedMap(new LinkedHashMap(...));
复制代码

  方法剖析

  get()

  get(Object key)方法根据指定的key值返回对应的value。该方法跟HashMap.get()方法的流程几乎完全一样,读者可自行参考前文,这里不再赘述。

  put()

  put(K key, V value)方法是将指定的key, value对添加到map里。该方法首先会对map做一次查找,看是否包含该元组,如果已经包含则直接返回,查找过程类似于get()方法;如果没有找到,则会通过addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)方法插入新的entry。

  注意,这里的插入有两重含义:

  • 从table的角度看,新的entry需要插入到对应的bucket里,当有哈希冲突时,采用头插法将新的entry插入到冲突链表的头部。
  • 从header的角度看,新的entry需要插入到双向链表的尾部。

1.png

  addEntry()代码如下:
  1. // LinkedHashMap.addEntry()
  2. void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
  3.     if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
  4.         resize(2 * table.length);// 自动扩容,并重新哈希
  5.         hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
  6.         bucketIndex = hash & (table.length-1);// hash%table.length
  7.     }
  8.     // 1.在冲突链表头部插入新的entry
  9.     HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];
  10.     Entry<K,V> e = new Entry<>(hash, key, value, old);
  11.     table[bucketIndex] = e;
  12.     // 2.在双向链表的尾部插入新的entry
  13.     e.addBefore(header);
  14.     size++;
  15. }
复制代码

  上述代码中用到了addBefore()方法将新entry e插入到双向链表头引用header的前面,这样e就成为双向链表中的最后一个元素。addBefore()的代码如下:
  1. // LinkedHashMap.Entry.addBefor(),将this插入到existingEntry的前面
  2. private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {
  3.     after  = existingEntry;
  4.     before = existingEntry.before;
  5.     before.after = this;
  6.     after.before = this;
  7. }
复制代码

  上述代码只是简单修改相关entry的引用而已。

  remove()

  remove(Object key)的作用是删除key值对应的entry,该方法的具体逻辑是在removeEntryForKey(Object key)里实现的。removeEntryForKey()方法会首先找到key值对应的entry,然后删除该entry(修改链表的相应引用)。查找过程跟get()方法类似。

  注意,这里的删除也有两重含义:

  • 从table的角度看,需要将该entry从对应的bucket里删除,如果对应的冲突链表不空,需要修改冲突链表的相应引用。
  • 从header的角度来看,需要将该entry从双向链表中删除,同时修改链表中前面以及后面元素的相应引用。

1.png

  removeEntryForKey()对应的代码如下:
  1. // LinkedHashMap.removeEntryForKey(),删除key值对应的entry
  2. final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
  3.     ......
  4.     int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
  5.     int i = indexFor(hash, table.length);// hash&(table.length-1)
  6.     Entry<K,V> prev = table[i];// 得到冲突链表
  7.     Entry<K,V> e = prev;
  8.     while (e != null) {// 遍历冲突链表
  9.         Entry<K,V> next = e.next;
  10.         Object k;
  11.         if (e.hash == hash &&
  12.             ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {// 找到要删除的entry
  13.             modCount++; size--;
  14.             // 1. 将e从对应bucket的冲突链表中删除
  15.             if (prev == e) table[i] = next;
  16.             else prev.next = next;
  17.             // 2. 将e从双向链表中删除
  18.             e.before.after = e.after;
  19.             e.after.before = e.before;
  20.             return e;
  21.         }
  22.         prev = e; e = next;
  23.     }
  24.     return e;
  25. }
复制代码

  LinkedHashSet

  前面已经说过LinkedHashSet是对LinkedHashMap的简单包装,对LinkedHashSet的函数调用都会转换成合适的LinkedHashMap方法,因此LinkedHashSet的实现非常简单,这里不再赘述。
  1. public class LinkedHashSet<E>
  2.     extends HashSet<E>
  3.     implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
  4.     ......
  5.     // LinkedHashSet里面有一个LinkedHashMap
  6.     public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
  7.         map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
  8.     }
  9.     ......
  10.     public boolean add(E e) {//简单的方法转换
  11.         return map.put(e, PRESENT)==null;
  12.     }
  13.     ......
  14. }
复制代码

相关帖子

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

关于我们
联系我们
  • 电话:010-86393388
  • 邮件:udn@yonyou.com
  • 地址:北京市海淀区北清路68号
移动客户端下载
关注我们
  • 微信公众号:yonyouudn
  • 扫描右侧二维码关注我们
  • 专注企业互联网的技术社区
版权所有:用友网络科技股份有限公司82041 京ICP备05007539号-11 京公网网备安1101080209224 Powered by Discuz!
快速回复 返回列表 返回顶部