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android map 底層實作原理,LinkedHashMap底層實作和原理(源碼解析)

概述

文章的内容基于JDK1.7進行分析,之是以選用這個版本,是因為1.8的有些類做了改動,增加了閱讀的難度,雖然是1.7,但是對于1.8做了重大改動的内容,文章也會進行說明。

LinkedHashMap,見名知義,帶連結清單的HashMap, 是以LinkedHashMap是有序,LinkedHashMap作為HashMap的擴充,它改變了HashMap無序的特征。它使用了一個雙向的連結清單來會維護key-value對的次序,該連結清單維護了map的疊代順序,該疊代順序和key-value對的插入順序保持一緻。LinkedHashMap重寫了父類的一些方法,這些方法也會在下面的文章中進行說明。

資料結構繼承關系java.lang.Object

java.util.AbstractMap

java.util.HashMap

java.util.LinkedHashMap

從上面的內建關系中看出,LinkedHashMap內建了HashMap類,是以便擁有了HashMap開放的所有功能,而LinkedList在所有功能的基礎上又進行了更新,添加了記住元素添加順序的職責。實作接口Serializable, Cloneable, Map

LinkedHashMap 可序列化,可以被克隆 ,實作了Map接口基本屬性private transient Entry header;  //雙向連結清單的頭節點private final boolean accessOrder;  //排序的規則,false按插入順序排序,true通路順序排序

重要方法深度解析構造方法//LinkedHashMap的構造方法,都是通過調用父類的構造方法來實作,大部分accessOrder預設為falsepublic LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {    super(initialCapacity, loadFactor);

accessOrder = false;

}public LinkedHashMap(int initialCapacity) {    super(initialCapacity);

accessOrder = false;

}public LinkedHashMap() {    super();

accessOrder = false;

}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;

}

上面是LinkedHashMap的構造方法,通過傳入初始化參數和代碼看出,LinkedHashMap的構造方法和父類的構造方法,是一一對應的。也是通過super()關鍵字來調用父類的構造方法來進行初始化,唯一的不同是最後一個構造方法,提供了AccessOrder參數,用來指定LinkedHashMap的排序方式,accessOrder =false -> 插入順序進行排序 , accessOrder = true -> 通路順序進行排序。

put()方法

LinkedHashMap并沒有重寫父類的put()方法,說明調用put方法時實際上調用的是父類的put方法。

get()方法public V get(Object key) {

Entry e = (Entry)getEntry(key); //調用父類的getEntry()方法

if (e == null)        return null;

e.recordAccess(this);  //判斷排序方式,如果accessOrder = true , 删除目前e節點

return e.value;

}

remove()

LinkedHashMap并沒有重寫父類的remove()方法,說明調用remove方法時實際上調用的是父類的remove()方法。

源碼解析Entry定義private static class Entry extends HashMap.Entry {    //定義Entry類型的兩個變量,或者稱之為前後的兩個指針

Entry before, after;    //構造方法與HashMap的沒有差別,也是調用父類的Entry構造方法

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

}    //删除

private void remove() {

before.after = after;

after.before = before;

}    //插入節點到指定的節點之前

private void addBefore(Entry existingEntry) {

after  = existingEntry;

before = existingEntry.before;

before.after = this;

after.before = this;

}    //方法重寫,HashMap中為空

void recordAccess(HashMap m) {

LinkedHashMap lm = (LinkedHashMap)m;        if (lm.accessOrder) {

lm.modCount++;

remove();

addBefore(lm.header);

}

}    //方法重寫 ,HashMap中方法為空

void recordRemoval(HashMap m) {

remove();

}

}public class LinkedHashMap extends HashMap    implements Map{    //可序列化版本号

private static final long serialVersionUID = 3801124242820219131L;    //雙向連結清單的頭指針

private transient Entry header;    //雙向連結清單的排序方法,false 插入順序排序,true通路順序排序

private final boolean accessOrder;    //構造方法,指定初始大小,指定負載因子

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {        super(initialCapacity, loadFactor);

accessOrder = false;

}    //構造方法,指定初始容量

public LinkedHashMap(int initialCapacity) {        super(initialCapacity);

accessOrder = false;

}    //無參構造方法k,采用預設參數

public LinkedHashMap() {        super();

accessOrder = false;

}    //将指定的m集合轉化為LinkedHashmap存儲

public LinkedHashMap(Map extends K, ? extends V> m) {        super(m);

accessOrder = false;

}    //構造方法,指定初始容量,負載因子和排序方式

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

}    //重寫父類init方法,init方法在父類構造函數被調用,初始化雙向連結清單

//header的前驅和後繼都是指向它自己

@Override

void init() {

header = new Entry<>(-1, null, null, null);

header.before = header.after = header;

}    //重寫父類的transfer方法,在HashMap執行擴容操作時被調用,HashMap中的是通過周遊Entry[]數組的方式來實作資料的拷貝複制,重寫後是通過周遊雙向連結清單的方式來進行資料的複制。周遊雙向連結清單的方式效率上更高一些

@Override

void transfer(HashMap.Entry[] newTable, boolean rehash) {        int newCapacity = newTable.length;        for (Entry e = header.after; e != header; e = e.after) {            if (rehash)

e.hash = (e.key == null) ? 0 : hash(e.key);            int index = indexFor(e.hash, newCapacity);

e.next = newTable[index];

newTable[index] = e;

}

}    //重寫父類的containsValue, 由周遊數組的方式修改為周遊清單的方式

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;

}    //重寫父類的get方法

public V get(Object key) {

Entry e = (Entry)getEntry(key); //傳回實體

if (e == null)            return null;

e.recordAccess(this); //如果是通路順序排序,則将e移動到連結清單的末尾處

return e.value;

}    //清除集合

public void clear() {        super.clear();

header.before = header.after = header;

}    //内部類實作了疊代方法

private abstract class LinkedHashIterator implements Iterator {

Entry nextEntry    = header.after;

Entry lastReturned = null;

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 nextEntry() {            if (modCount != expectedModCount)                throw new ConcurrentModificationException();            if (nextEntry == header)                throw new NoSuchElementException();

Entry e = lastReturned = nextEntry;

nextEntry = e.after;            return e;

}

}    private class KeyIterator extends LinkedHashIterator {        public K next() { return nextEntry().getKey(); }

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

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

}    // These Overrides alter the behavior of superclass view iterator() methods

Iterator newKeyIterator()   { return new KeyIterator();   }    Iterator newValueIterator() { return new ValueIterator(); }

Iterator> newEntryIterator() { return new EntryIterator(); }    //重寫父類的addEntry方法

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {        super.addEntry(hash, key, value, bucketIndex);

Entry eldest = header.after;        if (removeEldestEntry(eldest)) {

removeEntryForKey(eldest.key);

}

}    //重寫createEntry方法

//執行兩步操作:

// 1. 添加到table數組中, 2 . 插入到雙向連結清單中

void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

HashMap.Entry old = table[bucketIndex];

Entry e = new Entry<>(hash, key, value, old);

table[bucketIndex] = e;

e.addBefore(header);

size++;

}    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {        return false;

}

}

下面詳細的分析一下LinkedHashMap中操作的實作:HashMap h = new LinkedHashMap();

h.put("張三", 18);

上面是簡短的兩句代碼,來看一下到底包含了何種的操作。

android map 底層實作原理,LinkedHashMap底層實作和原理(源碼解析)

圖解LinkedHashMap的put操作.png

上面的圖檔已經描述的很清楚了,在此不再添加文字的表述。

關于删除方法,感興趣的可以自行研究。

總結

LinkedHashMap繼承了HashMap類,重寫了部分方法,在HashMap中一些空的實作,LinkedHashMap都做了實作,擴充了HashMap類的功能,LinkedHashMap可以儲存元素的插入順序,順序有兩種方式一種是按照插入順序排序,一種按照通路做排序。預設以插入順序排序,性能比HashMap略低,線程也是不安全的。

至此,Java集合的源碼系列就分析完了,像HashTable,stack等集合從開發者的角度上已經不建議在使用,因為已經是比較古老的類,有了更好類做了替代。

作者:起個名忒難

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