集合框架源码分析五之LinkedHashMap，LinkedHashSet

LinkedHashMap是为了解决遍历Hash表的无序问题，它内部维护了一个链表用于记录你插入元素（或你访问元素的顺序）的位置，遍历时直接遍历链表，元素的顺序即为你插入的顺序，但是Entry对象要多加两个成员变量before和after用于记录链表的前驱和后继。所以LinkedHashMap的的存储效率要低于HashMap，但是遍历效率要高于HashMap。

import java.util.ConcurrentModificationException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.NoSuchElementException;

/**
* LinkedHashMap内部不仅存储了一个散列表，
* 也维护了一个链表，
* 根据链表中元素的顺序可以分为：按插入顺序的链表，和按访问顺序(调用get方法)的链表。
* 默认是按插入顺序排序，如果指定按访问顺序排序，那么调用get方法后，会将这次访问的元素
* 移至链表尾部，不断访问可以形成按访问顺序排序的链表。
* 可以重写removeEldestEntry方法返回true值指定插入元素时移除最老的元素
*/
public class LinkedHashMap<K,V> extends HashMap<K,V>
implements Map<K,V>
{

private static final long serialVersionUID = 3801124242820219131L;

/**
* 此Map中维护的一个双向循环链表的头节点
*/
private transient Entry<K,V> header;

/**
*
* 遍历Map的顺序的变量，
* true为按访问顺序遍历
* false为按插入顺序遍历
*/
private final boolean accessOrder;

/**
*
* 构造一个空的，按插入顺序遍历的LinkedHashMap实例，
* 初始容量与加载因子由自己指定
*/
public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
super(initialCapacity, loadFactor);
accessOrder = false;
}

/**
* 构造一个空的，按插入顺序遍历的LinkedHashMap实例，
* 初始容量由自己指定
*/
public LinkedHashMap(int initialCapacity) {
super(initialCapacity);
accessOrder = false;
}

/**
*
* 构造一个空的，按插入顺序遍历的LinkedHashMap实例
* 初始容量与加载因子按HashMap的默认值16与0.75
*/
public LinkedHashMap() {
super();
accessOrder = false;
}

/**
* 构造一个非空，按插入顺序遍历的LinkedHashMap实例
*/
public LinkedHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
super(m);
accessOrder = false;
}

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

/**
*
* 在HashMap每个构造方法中都会调用一次此init()方法
* 这里是初始化一个双向循环链表的头节点
*/
void init() {
header = new Entry<K,V>(-1, null, null, null);
header.before = header.after = header;
}

/**
*
* 在父类HashMap进行容量扩充时会调用此方法
* 把原来Entry数组中的对象经过重新计算索引转移到此newTable中
* 这里与HashMap中的transfer方法的实现不再相同，而且比它更快。
*
* HashMap是遍历Entry数组，需要检查是否为null，如果不为空的话则就需
* 要遍历数组中的链表，而这里所有的元素都链接成了一个链表，直接遍历此
* 链表就可以遍历出LinkedHashMap中的所有元素。
*/
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); //根据新容量重新计算index
e.next = newTable[index]; //最后添加的节点放最前面
newTable[index] = e;
}
}

/**
*
* 查找Map中是否含有本值，这里重写了HashMap的containsValue方法
* 因为在LinkedHashMap中只需要遍历链表查找，这比HashMap遍历table查找更加
* 高效和快速
*/
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;
}

/**
*
* 通过key值获得value，如果没有找到此key则返回null。
* 不过返回null也可能是其value为null
* 通过contain方法可判断Map中是否含有此键
*
* 重写此方法的原因是：
* 如果map中链表是按照访问顺序进行排序，
* 就需要把本次访问的元素移到链表尾部，表示
* 这是你最新访问的元素,以后可能会继续访问它
*
*/
public V get(Object key) {
Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);
if (e == null)
return null;
e.recordAccess(this);
return e.value;
}

/**
* 移除元素，清空链表
*/
public void clear() {
super.clear();
header.before = header.after = header;
}

/**
* LinkedHashMap 的Entry对象.
*/
private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {
// 包含其前驱和后继的信息.
Entry<K,V> before, after;

Entry(int hash, K key, V value, HashMap.Entry<K,V> next) {
super(hash, key, value, next);
}

/**
*
* 在链表中移除此对象只需要修改前驱和后继的指针
*/
private void remove() {
before.after = after;
after.before = before;
}

/**
*
* 把元素插入到指定的存在的元素之前
* 链表的插入也是修改指针
*/
private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {
after = existingEntry;
before = existingEntry.before;
before.after = this;
after.before = this;
}

/**
*
* 当调用父类的put或putAll方法，发现要插入的键已经存在时会调用此方法，
* 当调用LinkedHashMap的get方法时会调用此方法。
* 如果LinkedHashMap是按访问顺序遍历的，就移动此Entry
* 到链表的最后位置，否则do nothing
*/
void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;
if (lm.accessOrder) {
lm.modCount++;
remove(); //移除它
addBefore(lm.header); //再把她添加到链表尾部
}
}

/**
* 在移除元素时会调用此方法，即调用
* 父类的remove(key)方法时调用它
* 这里是改变链表指针，移除链表中的此元素
*/
void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
remove();
}
}

private abstract class LinkedHashIterator<T> implements Iterator<T> {
Entry<K,V> nextEntry = header.after; //初始为第一个元素
Entry<K,V> lastReturned = null;

/**
* 检测同步
*/
int expectedModCount = modCount;

public boolean hasNext() {
return nextEntry != header;
}

public void remove() {
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException();
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();

LinkedHashMap.this.remove(lastReturned.key);
lastReturned = null;
expectedModCount = modCount;
}

Entry<K,V> nextEntry() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
if (nextEntry == header)
throw new NoSuchElementException();

Entry<K,V> e = lastReturned = nextEntry;
nextEntry = e.after;
return e;
}
}

//依次重写next方法，返回不同的迭代器。
private class KeyIterator extends LinkedHashIterator<K> {
public K next() { return nextEntry().getKey(); }
}

private class ValueIterator extends LinkedHashIterator<V> {
public V next() { return nextEntry().value; }
}

private class EntryIterator extends LinkedHashIterator<Map.Entry<K,V>> {
public Map.Entry<K,V> next() { return nextEntry(); }
}

// These Overrides alter the behavior of superclass view iterator() methods
Iterator<K> newKeyIterator() { return new KeyIterator(); }
Iterator<V> newValueIterator() { return new ValueIterator(); }
Iterator<Map.Entry<K,V>> newEntryIterator() { return new EntryIterator(); }

/**
*
* 重写父类addEntry方法
*/
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
createEntry(hash, key, value, bucketIndex);

/*如果子类重写了removeEldestEntry方法并返回true，
将在map中移除链表中的第一个元素，否则检测是否需要扩充容量。
eldest元素即为链表中的第一个元素*/
Entry<K,V> eldest = header.after;
if (removeEldestEntry(eldest)) {
removeEntryForKey(eldest.key);
} else {
if (size >= threshold)
resize(2 * table.length); //扩充至原来的2倍
}
}

/**
*
* 重写父类的createEntry方法，此方法不需要检测是否要扩充容量，
* 与HashMap中此方法的唯一区别时，这里不仅把元素插入到散列表中，
* 而且将元素插入到了链表尾
*/
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++;
}

/**
*
* 此方法会在调用put()或putAll()方法时调用，此方法告诉linkedHashMap
* 是否在添加一个元素后移除最老的元素
* 比如下面代码会让LinedHashMap的大小始终保持在100
* private static final int MAX_ENTRIES = 100;
*
* protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
* return size() > MAX_ENTRIES;
* }
* 此方法默认返回false，需要子类去复写此方法
*
* 什么是eldest元素?
* 如果按插入问顺序来说，是map中最先插入的元素
* 如果按访问顺序来说，是map中最久未被访问的元素
*/
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {
return false;
}
}
关于LinkedHashSet

/**
* LinkedHashSet实际上是基于LinkedHashMap的基础上实现的，
* LinkedHashSet继承自HashSet，在HashSet中有一构造方法
* HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy)
* 第三个参数dummy为true时new出了一个LinkedHashMap实例，以Set中的
* 元素为键，以一个Object的虚假的对象为值，所以HashSet中的元素不可能重复。
* 以下构造函数dummy都为true
*/
public class LinkedHashSet<E>
extends HashSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

private static final long serialVersionUID = -2851667679971038690L;

public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
super(initialCapacity, loadFactor, true);
}

public LinkedHashSet(int initialCapacity) {
super(initialCapacity, .75f, true);
}

public LinkedHashSet() {
super(16, .75f, true);
}

public LinkedHashSet(Collection<? extends E> c) {
super(Math.max(2*c.size(), 11), .75f, true);
addAll(c);
}
}

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