Java 集合框架:HashMap 的介绍、使用、原理与源码解析

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筋斗云
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大家好,我是栗筝i,这篇文章是我的 “栗筝i 的 Java 技术栈” 专栏的第 020 篇文章,在 “栗筝i 的 Java 技术栈” 这个专栏中我会持续为大家更新 Java 技术相关全套技术栈内容。专栏的主要目标是已经有一定 Java 开发经验,并希望进一步完善自己对整个 Java 技术体系来充实自己的技术栈的同学。与此同时,本专栏的所有文章,也都会准备充足的代码示例和完善的知识点梳理,因此也十分适合零基础的小白和要准备工作面试的同学学习。当然,我也会在必要的时候进行相关技术深度的技术解读,相信即使是拥有多年 Java 开发经验的从业者和大佬们也会有所收获并找到乐趣。

在 Java 编程中,集合框架提供了强大而灵活的数据存储和操作方式。作为 Java 集合框架中的重要一员,HashMap 是一种常用的键值对映射实现。它广泛应用于需要高效数据查找、插入和删除的场景中。理解 HashMap 的工作原理对于编写高效的 Java 程序至关重要。

HashMap 是一个基于哈希表的 Map 实现,它的设计目标是提供高效的键值对存储和操作。通过将键的哈希值映射到哈希表的索引位置,HashMap 能够以接近常数时间的复杂度完成 getput 操作。然而,HashMap 的内部实现包含多个复杂的机制,如哈希函数、冲突解决、扩容策略等,这些都是确保其高效性能的关键因素。

本篇文章将深入探讨 HashMap 的各种方面,包括其基础介绍、常见用法、工作原理以及源码解析。我们将从 HashMap 的基本特性和构造函数入手,逐步揭示其内部数据结构和方法的实现细节。同时,我们也会分析其性能特点和可能的优化策略,以帮助读者更好地理解和使用 HashMap

通过对 HashMap 的全面解读,希望读者能够深入掌握这一关键集合类的工作机制,从而在实际开发中做出更加合理的选择和优化。无论你是刚刚接触 Java 集合框架的新手,还是希望深入了解其实现细节的资深开发者,本篇文章都将为你提供有价值的参考和指导。


文章目录

1、HashMap 概述

HashMap 根据是一个键值对集合,采用 hashCode 值存储数据,大多数情况下可以直接定位到它的值,因而具有很快的访问速度,但遍历顺序却是不确定的。HashMap 最多只允许一条记录的键为 null。

HashMap 非线程安全,即任一时刻可以有多个线程同时写 HashMap,可能会导致数据的不一致。如果需要满足线程安全,可以用 Collections 的 synchronizedMap 方法使 HashMap 具有线程安全的能力,或者使用 ConcurrentHashMap。


2、HashMap 底层数据结构

HashMap 的主体为数组,链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的("拉链法"解决冲突)。

JDK1.8 之后 HashMap 的组成多了红黑树,在满足下面两个条件之后,会执行链表转红黑树操作,以此来加快搜索速度。

  • 链表长度大于阈值(默认为 8)
  • HashMap 数组长度超过 64

我们用下面这张图来介绍 HashMap 的结构。

1.1、JAVA7 实现

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JDK1.8 之前 HashMap 里面是一个数组,数组中每个元素是一个单向链表。

上图中,每个绿色的实体是嵌套类 Entry 的实例,Entry 包含四个属性:keyvaluehash 值和用于单向链表的 next

  1. capacity:当前数组容量,始终保持 2^n,可以扩容,扩容后数组大小为当前的 2 倍。

  2. loadFactor:负载因子,默认为 0.75。

  3. threshold:扩容的阈值,等于 capacity * loadFactor

1.2、JAVA8 实现

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Java8 对 HashMap 进行了一些修改,最大的不同就是利用了红黑树,所以其由 数组+链表+红黑树 组成。

根据 Java7 HashMap 的介绍,我们知道,查找的时候,根据 hash 值我们能够快速定位到数组的具体下标,但是之后的话,需要顺着链表一个个比较下去才能找到我们需要的,时间复杂度取决于链表的长度,为 O(n)。为了降低这部分的开销,在 Java8 中,当链表中的元素超过了 8 个以后,会将链表转换为红黑树,在这些位置进行查找的时候可以降低时间复杂度为 O(logN)

1.3、源码解读
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>     implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {      private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;      /*      * 实现说明。      *      * 这个 Map 通常作为一个桶化的哈希表,但当桶过大时,它们会被转换为 TreeNodes 桶,      * 这些 TreeNodes 结构类似于 java.util.TreeMap 中的节点。大多数方法尝试使用普通桶,      * 但在适用的情况下会转到 TreeNode 方法(通过检查 instanceof 一个节点)。树形桶      * 可以像普通桶一样遍历和使用,但当过度拥挤时支持更快的查找。然而,由于在正常使用中      * 大多数桶不会过度拥挤,因此检查树桶的存在可能会延迟。      *      * 树桶(即所有元素都是 TreeNodes 的桶)主要按 hashCode 排序,但在哈希码相同的情况下,      * 如果两个元素的类 C 实现了 Comparable<C>,则使用它们的 compareTo 方法进行排序。      * (我们通过反射谨慎地检查泛型类型以验证这一点 -- 参见方法 comparableClassFor)。树桶的复杂性      * 在于提供了最坏情况下 O(log n) 的操作,当键的哈希码不同或可排序时,这一点尤其重要。这样,      * 性能在哈希码返回值分布不均或许多键共享哈希码时优雅地退化,只要它们也是 Comparable 的。      * (如果这两者都不适用,我们可能会浪费约两倍的时间和空间,但这通常由于糟糕的用户编程实践      * 导致,这些实践已经很慢,因此这种影响不大。)      *      * 由于 TreeNodes 大约是普通节点的两倍大小,我们只有在桶中包含足够多的节点时才使用它们      * (参见 TREEIFY_THRESHOLD)。当它们变得太小(由于删除或调整大小)时,它们会被转换回普通桶。      * 在哈希码分布良好的使用中,树桶很少使用。理想情况下,在随机哈希码下,桶中节点的频率遵循      * 泊松分布(http://en.wikipedia.org/wiki/Poisson_distribution),默认调整大小阈值为 0.75,      * 平均值约为 0.5,虽然由于调整大小的粒度较大,具有较大的方差。忽略方差,列表大小为 k 的预期      * 发生次数为 (exp(-0.5) * pow(0.5, k) / factorial(k))。前几个值为:      *      * 0:    0.60653066      * 1:    0.30326533      * 2:    0.07581633      * 3:    0.01263606      * 4:    0.00157952      * 5:    0.00015795      * 6:    0.00001316      * 7:    0.00000094      * 8:    0.00000006      * more: 少于一千万分之一      *      * 树桶的根通常是其第一个节点。然而,有时(当前仅在 Iterator.remove 之后),根可能在其他地方,      * 但可以通过父链接恢复(方法 TreeNode.root())。      *      * 所有适用的内部方法都接受哈希码作为参数(通常从公共方法提供),以允许它们相互调用而不重新计算用户哈希码。      * 大多数内部方法还接受一个“tab”参数,这通常是当前表,但在调整大小或转换时可能是新表或旧表。      *      * 当桶列表被树化、拆分或撤销树化时,我们保持它们在相对访问/遍历顺序(即字段 Node.next),      * 以更好地保留局部性,并稍微简化拆分和遍历,这些操作会调用 iterator.remove。当使用比较器插入时,      * 为了在重新平衡期间保持总排序(或尽可能接近所需的排序),我们比较类和 identityHashCodes 作为平局打破者。      *      * 普通与树形模式的使用和转换由于存在子类 LinkedHashMap 而变得复杂。请参见下文,为插入、删除和访问定义了      * 钩子方法,以允许 LinkedHashMap 内部保持独立于这些机制。(这也要求某些工具方法传递一个 map 实例,      * 可能会创建新节点。)      *      * 这种类似并发编程的 SSA 基于编码风格有助于避免在所有弯曲的指针操作中出现别名错误。      */      /**      * 默认初始容量 - 必须是 2 的幂。      */     static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // 即 16      /**      * 最大容量,当构造函数的参数指定了更高的值时使用。      * 必须是 2 的幂 <= 1<<30。      */     static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;      /**      * 当构造函数中未指定时使用的负载因子。      */     static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;      /**      * 使用树而不是列表的桶计数阈值。桶中的节点数至少达到这个阈值时,会将桶转换为树。      * 该值必须大于 2,且应至少为 8,以与树形移除时的回退假设匹配。      */     static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;      /**      * 在调整大小操作期间,将(拆分的)桶撤销树化的桶计数阈值。应小于 TREEIFY_THRESHOLD,并且      * 最多为 6,以与删除时的收缩检测匹配。      */     static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;      /**      * 可以树化的最小表容量。(否则如果桶中节点过多,表将调整大小。)      * 应至少是 TREEIFY_THRESHOLD 的 4 倍,以避免调整大小和树化阈值之间的冲突。      */     static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;      /**      * 基本的哈希桶节点,用于大多数条目。(参见下文的 TreeNode 子类,以及 LinkedHashMap 的 Entry 子类。)      */     static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {         final int hash;  // 哈希码         final K key;     // 键         V value;         // 值         Node<K,V> next;  // 下一个节点          Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {             this.hash = hash;             this.key = key;             this.value = value;             this.next = next;         }          public final K getKey()        { return key; }  // 返回键         public final V getValue()      { return value; }  // 返回值         public final String toString() { return key + "=" + value; }  // 返回键值对的字符串表示          public final int hashCode() {             return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);  // 返回键值对的哈希码         }          public final V setValue(V newValue) {             V oldValue = value;  // 保存旧值             value = newValue;    // 设置新值             return oldValue;     // 返回旧值         }          public final boolean equals(Object o) {             if (o == this)                 return true;             if (o instanceof Map.Entry) {                 Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;                 if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&                     Objects.equals(value, e.getValue()))                     return true;             }             return false;  // 返回是否相等         }     } }  

源码解读:

  1. HashMap 类概述:
    • HashMap 是一个基于哈希表的 Map 实现。它允许使用键值对存储数据,键和值都可以是任意对象;
    • 它实现了 Map 接口,允许通过键来存取值。它还实现了 CloneableSerializable 接口,支持克隆和序列化。
  2. 内部结构和工作原理:
    • 桶化哈希表:HashMap 使用桶(数组)来存储键值对。每个桶中的节点链表用于处理哈希冲突;
    • 树形桶:当一个桶中的节点数达到 TREEIFY_THRESHOLD(8),桶会被转化为树结构(TreeNode)。这样可以提供更快的查找速度;
    • 转换条件:如果桶中的节点数下降到 UNTREEIFY_THRESHOLD(6),树形桶会被转换回普通桶。
  3. 关键常量:
    • DEFAULT_INITIAL_CAPACITY:默认初始容量为 16;
    • MAXIMUM_CAPACITY:最大容量为 2302^{30}230
    • DEFAULT_LOAD_FACTOR:默认负载因子为 0.75f,用于控制桶的扩容;
    • TREEIFY_THRESHOLDUNTREEIFY_THRESHOLD:控制桶是否转为树结构的阈值。
  4. Node 类:
    • Node 类是 HashMap 中的基本节点类。每个节点包含键、值、哈希码和指向下一个节点的引用;
    • equalshashCode 方法用来比较节点和计算哈希码,确保 HashMap 的一致性和性能。

3、HashMap 的扩容机制

为了方便说明,这里明确几个名词:

  • capacity :即容量,默认16。
  • loadFactor :加载因子,默认是0.75
  • threshold :阈值,阈值=容量*加载因子。默认12。当元素数量超过阈值时便会触发扩容
3.1、什么时候触发扩容?

一般情况下,当元素数量超过阈值时便会触发扩容。每次扩容的容量都是之前容量的2倍

3.2、JDK7 中的扩容机制

JDK7 的扩容机制相对简单,有以下特性:

  • 空参数的构造函数:以默认容量、默认负载因子、默认阈值初始化数组。内部数组是空数组
  • 有参构造函数:根据参数确定容量、负载因子、阈值等。
  • 第一次 put 时会初始化数组,其容量变为不小于指定容量的2的幂数。然后根据负载因子确定阈值。
  • 如果不是第一次扩容,则新阈值 = 新容量 X 负载因子
3.3、JDK8 的扩容机制

JDK8 的扩容做了许多调整。

HashMap 的容量变化通常存在以下几种情况:

  1. 空参数的构造函数:实例化的 HashMap 默认内部数组是 null,即没有实例化。第一次调用 put 方法时,则会开始第一次初始化扩容,长度为16。
  2. 有参构造函数:用于指定容量。会根据指定的正整数找到不小于指定容量的2的幂数,将这个数设置赋值给阈值(threshold)。第一次调用put方法时,会将阈值赋值给容量,然后让 阈值 = 容量 X 负载因子(因此并不是我们手动指定了容量就一定不会触发扩容,超过阈值后一样会扩容!!)
  3. 如果不是第一次扩容,则容量变为原来的2倍,阈值也变为原来的2倍。(容量和阈值都变为原来的2倍时,负载因子还是不变)

此外还有几个细节需要注意:

  • 首次 put 时,先会触发扩容(算是初始化),然后存入数据,然后判断是否需要扩容;
  • 不是首次 put,则不再初始化,直接存入数据,然后判断是否需要扩容;
3.4、JDK7 的元素迁移

JDK 7中,HashMap 的内部数据保存的都是链表。因此逻辑相对简单:在准备好新的数组后,map 会遍历数组的每个“桶”,然后遍历桶中的每个 Entity,重新计算其 hash 值(也有可能不计算),找到新数组中的对应位置,以头插法插入新的链表。

这里有几个注意点:

  • 是否要重新计算hash值的条件这里不深入讨论,读者可自行查阅源码。
  • 因为是头插法,因此新旧链表的元素位置会发生转置现象。
  • 元素迁移的过程中在多线程情境下有可能会触发死循环(无限进行链表反转)。
3.5、JDK8 的元素迁移

JDK8则因为巧妙的设计,性能有了大大的提升:由于数组的容量是以2的幂次方扩容的,那么一个Entity在扩容时,新的位置要么在原位置,要么在 原长度+原位置 的位置。原因如下图:

img

数组长度变为原来的2倍,表现在二进制上就是多了一个高位参与数组下标确定。此时,一个元素通过hash转换坐标的方法计算后,恰好出现一个现象:最高位是0则坐标不变,最高位是1则坐标变为“10000+原坐标”,即“原长度+原坐标”。如下图:

img

因此,在扩容时,不需要重新计算元素的hash了,只需要判断最高位是1还是0就好了。

JDK8 的 HashMap 还有以下细节:

  • JDK8在迁移元素时是正序的,不会出现链表转置的发生。
  • 如果某个桶内的元素超过8个,则会将链表转化成红黑树,加快数据查询效率。
3.6、源码解读

HashMap 的实现中,扩容机制是一个关键的部分,用于保持 HashMap 的性能,防止哈希表过载。扩容时,HashMap 会将当前表的容量翻倍,并重新计算每个节点的索引,将其重新放入新的表中。扩容是一个昂贵的操作,因此 HashMap 使用负载因子来控制扩容的频率,避免频繁的扩容操作。扩容操作通常在添加新元素时触发,当 HashMap 的大小超出预设的阈值时进行。

这些方法和机制一起确保了 HashMap 在大数据量下的性能和效率。扩容机制主要涉及到以下几个方法和步骤:

3.6.1、resize 方法

resize 方法是 HashMap 扩容的核心方法。当哈希表的负载因子超过设定阈值时,HashMap 会调用 resize 方法来扩容。扩容的过程包括以下几个步骤:

java 复制代码 void resize(int newCapacity) {     Node<K,V>[] oldTable = table;     int oldCapacity = oldTable.length;      if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {         threshold = Integer.MAX_VALUE;         return;     }      Node<K,V>[] newTable = (Node<K,V>[]) new Node[newCapacity];     transfer(newTable);     table = newTable;     threshold = (int) (newCapacity * loadFactor); } 

解释:

  • newCapacity:新的容量,即扩容后的大小。
  • oldTable:原始的哈希表。
  • newTable:新的哈希表,大小为 newCapacity
  • transfer 方法:负责将原哈希表中的所有节点转移到新哈希表中。
3.6.2、transfer 方法

transfer 方法负责将旧的哈希表中的节点移动到新的哈希表中,同时进行再哈希操作:

java 复制代码 void transfer(Node<K,V>[] newTable) {     Node<K,V>[] src = table;     int newCapacity = newTable.length;     for (int j = 0; j < src.length; ++j) {         Node<K,V> e = src[j];         if (e != null) {             src[j] = null;             do {                 Node<K,V> next = e.next;                 int i = indexFor(e.hash, newCapacity);                 e.next = newTable[i];                 newTable[i] = e;                 e = next;             } while (e != null);         }     } } 

解释:

  • src:旧的哈希表。
  • newCapacity:新哈希表的容量。
  • indexFor 方法:计算节点在新哈希表中的索引。
  • e.next:节点的下一个节点。
  • newTable[i]:将节点添加到新哈希表中。
3.6.3、indexFor 方法

indexFor 方法用来计算给定哈希码的节点在新哈希表中的索引位置:

java 复制代码 static int indexFor(int hash, int length) {     return hash & (length - 1); } 

解释:

  • hash:节点的哈希码。
  • length:哈希表的长度。
  • hash & (length - 1):将哈希码与哈希表长度减一进行按位与运算,得到索引位置。
3.6.4、ensureCapacity 方法

ensureCapacity 方法用于确保 HashMap 的容量足够,避免在添加新元素时触发不必要的扩容:

java 复制代码 public void ensureCapacity(int minCapacity) {     int threshold = table.length * loadFactor;     if (minCapacity > threshold) {         resize(table.length * 2);     } } 

解释:

  • minCapacity:期望的最小容量。
  • threshold:当前负载因子下的阈值。
  • 如果 minCapacity 大于 threshold,则调用 resize 方法扩容。
3.6.5、addEntry 方法

addEntry 方法用于在 HashMap 中添加新节点。如果插入操作导致负载因子超过阈值,会触发扩容:

java 复制代码 void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {     Node<K,V> e = table[bucketIndex];     table[bucketIndex] = new Node<>(hash, key, value, e);     if (size++ >= threshold) {         resize(2 * table.length);     } } 

解释:

  • hash:节点的哈希码。
  • key:节点的键。
  • value:节点的值。
  • bucketIndex:节点在桶中的索引位置。
  • 如果 size(当前节点数量)超过了 threshold,则调用 resize 方法扩容。

4、HashMap 相关知识点

4.1、HashMap 的线程不安全

HashMap 在 Java 中是一个非常流行的集合类,用于存储键值对。然而,HashMap 是线程不安全的,这意味着在多线程环境中对同一个 HashMap 实例的并发操作可能会导致不一致的状态或数据损坏。下面是 HashMap 线程不安全的主要原因及其影响:

线程不安全的原因:

  1. 非同步操作:HashMap 的所有方法都是非同步的。这意味着如果多个线程同时对一个 HashMap 实例进行读写操作,可能会导致数据竞争和不一致的问题(在 Jdk1.8 中,在多线程环境下,会发生数据覆盖的情况)。

  2. 扩容过程中的竞态条件:当 HashMap 扩容时(即调整内部数组的大小),需要重新计算每个元素的位置并将它们移动到新的数组中。如果在扩容过程中另一个线程正在修改哈希表,可能会导致数据丢失、重复或丢失(在 Jdk1.7 中,在多线程环境下,扩容时会造成环形链或数据丢失。)。

  3. 链表操作:在 HashMap 中,哈希冲突通过链表解决。多个线程同时访问或修改同一个桶的链表可能会导致链表结构损坏。例如,一个线程可能在另一个线程遍历链表时修改链表,这会导致遍历过程中的异常或丢失数据。

线程不安全的影响:

  1. 数据不一致:并发写入操作可能会导致数据丢失或覆盖,导致 HashMap 中的数据不一致。例如,两个线程同时插入相同的键,可能会导致只保留一个值,而另一个值被丢弃。

  2. 性能问题:在多线程环境中,如果多个线程频繁对 HashMap 进行操作,可能会导致大量的锁竞争,影响程序性能。

  3. 无限循环或抛出异常:在扩容或操作链表时,多个线程并发操作可能导致链表结构混乱,甚至可能导致无限循环或抛出 ConcurrentModificationException 异常。Ps:关于死循环的问题,在 Java8 中个人认为是不存在了,在 Java8 之前的版本中之所以出现死循环是因为在resize的过程中对链表进行了倒序处理;在Java8中不再倒序处理,自然也不会出现死循环。

线程安全的替代方案:

HashMap 在设计时并未考虑多线程的并发问题,因此在多线程环境中使用时需要特别小心。为了避免线程不安全的问题,可以使用 ConcurrentHashMap 或通过 Collections.synchronizedMap 方法来确保线程安全。了解 HashMap 的线程不安全特性以及合适的替代方案,可以帮助开发者在并发编程中选择正确的数据结构。

为了在多线程环境中使用类似于 HashMap 的数据结构,Java 提供了几种线程安全的替代方案:

  1. ConcurrentHashMapConcurrentHashMapjava.util.concurrent 包中的类,提供了线程安全的哈希表实现。它通过将数据分段并使用锁分段技术来实现并发操作的高效支持。

    ConcurrentHashMap<K, V> map = new ConcurrentHashMap<>(); 
  2. Collections.synchronizedMapCollections.synchronizedMap 方法可以将任何 Map 包装成线程安全的 Map。这种包装会对所有的操作加锁,从而确保线程安全。

    Map<K, V> synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>()); 
  3. ReadWriteLock:如果应用场景涉及到大量的读操作和少量的写操作,可以考虑使用 ReadWriteLock(如 ReentrantReadWriteLock),它允许多个线程同时读操作,但在写操作时进行排他锁定。

    ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(); Lock readLock = lock.readLock(); Lock writeLock = lock.writeLock(); 
4.2、关于 LinkedHashMap

在使用 HashMap 的时候,可能会遇到需要按照当时 put 的顺序来进行哈希表的遍历。但我们知道 HashMap 中不存在保存顺序的机制。

LinkedHashMap 专为此特性而生。在 LinkedHashMap 中可以保持两种顺序,分别是插入顺序和访问顺序,这个是可以在 LinkedHashMap 的初始化方法中进行指定的。相对于访问顺序,按照插入顺序进行编排被使用到的场景更多一些,所以默认是按照插入顺序进行编排。

LinkedHashMap 相对于 HashMap,增加了双链表的结果(即节点中增加了前后指针),其他处理逻辑与 HashMap 一致,同样也没有锁保护,多线程使用存在风险。

4.2.1、基本特性

继承与实现:

  • 继承自 HashMapLinkedHashMap 继承了 HashMap 的所有功能,包括哈希表的存储和操作。
  • 实现 Map 接口:LinkedHashMap 实现了 Map 接口,因此可以用作常规的键值对映射。

链表结构:

  • LinkedHashMap 使用双向链表维护元素的插入顺序或访问顺序。这意味着可以在迭代时按照插入顺序或访问顺序遍历元素。
4.2.2、构造函数

LinkedHashMap 提供了几种构造函数:

默认构造函数:

LinkedHashMap<K, V> map = new LinkedHashMap<>(); 

指定初始容量:

LinkedHashMap<K, V> map = new LinkedHashMap<>(int initialCapacity); 

指定初始容量和负载因子:

LinkedHashMap<K, V> map = new LinkedHashMap<>(int initialCapacity, float loadFactor); 

指定初始容量、负载因子和顺序类型:

LinkedHashMap<K, V> map = new LinkedHashMap<>(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder); 
  • accessOrdertrue 时,表示按照访问顺序排列元素(最近访问的元素会移动到链表的末尾),为 false 时,按照插入顺序排列元素。
4.2.3、主要特性和方法

插入顺序:如果构造时 accessOrderfalse(默认值),LinkedHashMap 维护元素的插入顺序。即迭代时元素的顺序与插入顺序一致。

访问顺序:如果构造时 accessOrdertrueLinkedHashMap 维护元素的访问顺序。即每次访问元素(通过 get 方法)时,该元素会被移动到链表的末尾,确保迭代顺序是最近访问顺序。

LinkedHashMap 特有方法:

  • boolean containsValue(Object value):检查 LinkedHashMap 是否包含指定的值。
  • V get(Object key):获取指定键的值,并根据 accessOrder 参数更新访问顺序。
  • void put(K key, V value):插入一个新的键值对或更新现有的键值对。
  • Set<Map.Entry<K, V>> entrySet():返回一个包含 LinkedHashMap 中所有键值对的 Set 视图。
4.2.4、与 HashMap 的区别

顺序维护:HashMap 不保证元素的顺序,而 LinkedHashMap 保证插入顺序或访问顺序。

性能:LinkedHashMap 的性能通常稍微低于 HashMap,因为它需要维护额外的链表结构。然而,LinkedHashMap 提供了对元素顺序的控制,这是 HashMap 所不具备的。

用途:LinkedHashMap 适用于需要保持元素顺序的情况,例如实现缓存机制时,需要按照访问顺序维护元素。

4.2.5、示例代码

以下是使用 LinkedHashMap 的示例:

import java.util.LinkedHashMap; import java.util.Map;  public class LinkedHashMapExample {     public static void main(String[] args) {         // 按照插入顺序         LinkedHashMap<String, Integer> map = new LinkedHashMap<>();         map.put("One", 1);         map.put("Two", 2);         map.put("Three", 3);          // 按照访问顺序         LinkedHashMap<String, Integer> accessOrderMap = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true);         accessOrderMap.put("One", 1);         accessOrderMap.put("Two", 2);         accessOrderMap.put("Three", 3);          // 访问元素,更新访问顺序         accessOrderMap.get("Two");          System.out.println("Insertion order:");         for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {             System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());         }          System.out.println("\nAccess order:");         for (Map.Entry<String, Integer> entry : accessOrderMap.entrySet()) {             System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());         }     } } 

输出:

Insertion order: One: 1 Two: 2 Three: 3  Access order: One: 1 Three: 3 Two: 2 

总的来说,LinkedHashMapHashMap 的一个扩展,增加了对元素顺序的维护。它适用于需要保持插入顺序或访问顺序的场景。虽然性能略低于 HashMap,但其顺序保证是其独特的优势。如果你的应用场景需要按顺序遍历 MapLinkedHashMap 是一个合适的选择。

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