深度分析：那些阿里，騰訊面試官都喜歡問的LinkedHashMap源碼

前言

LinkedHashMap 內部經過雙向鏈表來維護節點的順序， 能夠按插入前後順序來獲取節點的值。 在實現上，它是繼承於HashMap的，覆寫了其中的部分方法。

1. LinkedHashMap 的構造方法

構造方法基本是和HashMap的方法相似，它的成員變量增長了頭節點指針，尾節點指針，是否按訪問順序迭代 這三個成員變量。

/**
     * HashMap.Node subclass for normal LinkedHashMap entries.
     */
    static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
        //增長了前驅指針和後繼指針，用於維護雙向鏈表
        Entry<K,V> before, after;
        Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            super(hash, key, value, next);
        }
    }
 
    private static final long serialVersionUID = 3801124242820219131L;
 
    /**
     * The head (eldest) of the doubly linked list.
     */
    //用於指向雙向鏈表的頭部
    transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;
 
    /**
     * The tail (youngest) of the doubly linked list.
     */
    //用於指向雙向鏈表的尾部
    transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;
 
    /**
     * The iteration ordering method for this linked hash map: <tt>true</tt>
     * for access-order, <tt>false</tt> for insertion-order.
     *
     * @serial
     */
    //是否按訪問順序來迭代，默認爲false，也就是默認按插入前後順序來迭代節點
    final boolean accessOrder;
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它的Entry<K, V>節點是繼承於HashMap的Node， 增長了before指針和after指針， 用於實現雙向鏈表。繼承關係以下所示。

2.   鏈表節點的插入分析

首先調用的也是HashMap的Put相關方法， 只是重寫了裏面的newNode方法，建立的節點是自身定義的帶有雙向指針的節點，而後調用了linkNodeLast(p)方法，把節點插入到鏈表的尾部。

Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> e) {
        LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
            new LinkedHashMap.Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        linkNodeLast(p);
        return p;
 }
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而後插入節點，從新修改節點的前驅和後繼指針指向。

// link at the end of list
   private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry<K,V> p) {
       LinkedHashMap.Entry<K,V> last = tail;
       tail = p;
       //若是原來頭節點爲空，把當前節點做爲頭節點。不然把當前節點做爲尾節點，用指針和原來的尾節點進行雙向鏈接
       if (last == null)
           head = p;
       else {
           p.before = last;
           last.after = p;
       }
   }
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3.   節點的刪除

刪除節點也是調用HashMap的remove相關方法， 只是在鏈表或者紅黑樹中刪除節點後，要調整雙向鏈節點的前驅和後繼節點的指針指向。

1.  remove

public V remove(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
            null : e.value;
 }
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2.  removeNode

//HashMap實現
    final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                               boolean matchValue, boolean movable) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                node = p;
            else if ((e = p.next) != null) {
                //判斷是否爲紅黑樹的節點，是則按紅黑樹來獲取到node
                if (p instanceof TreeNode)
                    node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
                else {
                    //遍歷單鏈表，尋找要刪除的節點，並賦值給node
                    do {
                        if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key ||
                             (key != null && key.equals(k)))) {
                            node = e;
                            break;
                        }
                        p = e;
                    } while ((e = e.next) != null);
                }
            }
            if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                                 (value != null && value.equals(v)))) {
                //從紅黑樹中刪除
                if (node instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
                //從單鏈表中刪除
                else if (node == p)
                    tab[index] = node.next;
                else
                    p.next = node.next;
                ++modCount;
                --size;
                //調用刪除回調方法進行後續操做，LinkedHashMap覆寫了該方法，調整了雙向鏈表的節點指向，達到刪除的目的
                afterNodeRemoval(node);
                return node;
            }
        }
        return null;
    }
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3.   afterNodeRemoval

// LinkedHashMap覆寫HashMap的方法，用於在雙向鏈表中移除節點
    void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) { // unlink
        LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
            (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
        // 將p節點的前驅後繼引用置空
        p.before = p.after = null;
        //b爲null，代表p爲頭節點，要把p節點的後繼節點做爲新的頭節點
        if (b == null)
            head = a;
        else
            b.after = a;
        // a爲null，代表p爲尾節點，要把p節點的前驅節點做爲新的尾節點
        if (a == null)
            tail = b;
        else
            a.before = b;
    }
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雙向鏈表刪除過程，其實就是改變節點的指針指向便可，要注意判斷當前節點是否爲頭節點或者尾節點這兩種特殊狀況，這也是代碼要具有魯棒性的體現。指針調整過程以下圖所示。

4. 訪問順序的維護過程

accessOrder 默認爲false，按插入順序來維護雙向鏈表。若是咱們把它設爲true ，那麼就是按訪問節點的前後順序來維護鏈表的。訪問某個節點，就把該節點做爲雙向鏈表的最新的尾節點。

//覆寫HashMap的方法
    public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)
            return null;
        //若是accessOrder爲true，則調用afterNodeAccess 將被訪問節點移動到鏈表的尾部
        if (accessOrder)
            afterNodeAccess(e);
        return e.value;
    }
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調整指針指向，設置尾節點。

//LinkedHashMap中重寫
    void afterNodeAccess(Node<K,V> e) { // move node to last
        LinkedHashMap.Entry<K,V> last;
        if (accessOrder && (last = tail) != e) {
            LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
                (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
            p.after = null;
            if (b == null)
                head = a;
            else
                b.after = a;
            if (a != null)
                a.before = b;
            else
                last = b;
            if (last == null)
                head = p;
            else {
                // 將 p 接在鏈表的最後
                p.before = last;
                last.after = p;
            }
            //把該節點做爲最新的尾節點
            tail = p;
            ++modCount;
        }
    }
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5.  基於LinkedHashMap實現LRU緩存

//插入完成後對節點作移除操做，默認不會執行
  void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldest
      LinkedHashMap.Entry<K,V> first;
      //根據條件判斷是否移除最近最少被訪問的節點
      if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) {
          K key = first.key;
          removeNode(hash(key), key, null, false, true);
      }
  }
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這裏面removeEldestEntry方法默認返回的是false，因此不會執行刪除的邏輯。若是咱們重寫該方法，節點知足某些條件，就返回true，那麼就能夠刪除節點了。例如節點的過時時間到了，就刪除。或者節點數量超過某個值，就刪除緩存。

//移除最近最少被訪問條件之一，經過覆蓋此方法能夠實現不一樣策略的緩存
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {
        return false;
    }
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6.  總結

LinkedHashMap 在HashMap的基礎結構上，經過維護一條雙向鏈表，實現了散列數據結構的有序排列。 LinkedHashMap是線程不安全的。當咱們但願有順序地去存取數據時，就可使用LinkedHashMap了。它解決了 HashMap 不能隨時保持遍歷順序和插入順序一致的問題。

最後

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