JavaコレクションフレームワークLinkedHashSetとLinkedHashMapのソースコード解析の詳細説明(画像)

黄舟
リリース: 2017-03-28 10:57:30
オリジナル
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全体の紹介

HashSetHashMap、そして TreeSetTreeMap についてこれまでの説明を読んだことがあれば、LinkedHashSetLinkedHashMap はなるこの記事で説明しているものは実際には同じものです。 LinkedHashSetLinkedHashMap も Java で同じ実装を持っています。前者は後者をラップするだけです。つまり、LinkedHashSet には LinkedHashMap (アダプター モード) があります。したがって、この記事ではLinkedHashMapの分析に焦点を当てます。

LinkedHashMapMapインターフェースを実装しています。これにより、keynullである要素を挿入できるようになり、valueの挿入も可能になりますcode> を null 要素にします。名前からわかるように、このコンテナは、リンクされたリストkeynull的元素,也允许插入valuenull的元素。从名字上可以看出该容器是linked listHashMap的混合体,也就是说它同时满足HashMaplinked list的某些特性。可将LinkedHashMap看作采用linked list增强的HashMap

JavaコレクションフレームワークLinkedHashSetとLinkedHashMapのソースコード解析の詳細説明(画像)

事实上LinkedHashMapHashMap的直接子类,二者唯一的区别是LinkedHashMapHashMap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。

对象放入到LinkedHashMapLinkedHashSet中时,有两个方法需要特别关心:hashCode()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LinkedHashMapLinkedHashSet中,需要*@Override*hashCode()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

void foo(Map m) {
    Map copy = new LinkedHashMap(m);

}
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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:

Map m = Collections.synchronizedMap(new LinkedHashMap(...));

方法剖析

get()

get(<a href="http://www.php.cn/wiki/60.html" target="_blank">Object</a> 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

  1. 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

    HashMap🎜本体、つまり、🎜HashMap🎜と🎜リンクリスト🎜の両方の特定の特性を満たします。 🎜LinkedHashMap🎜は、🎜リンクリスト🎜で強化された🎜HashMap🎜と考えてください。 🎜🎜🎜JavaコレクションフレームワークLinkedHashSetとLinkedHashMapのソースコード解析の詳細説明(画像)🎜🎜実際、🎜LinkedHashMap🎜は🎜HashMap🎜の直接のサブクラスです。この2つの唯一の違いは、🎜LinkedHashMap🎜は🎜HashMap🎜に基づいており、二重リンクリストを使用してすべてのを結合することです。要素の反復順序が挿入順序🎜と同じになるように、entry が接続されています。上図は🎜LinkedHashMap🎜の構造図を示しています。主要部分は🎜HashMap🎜と全く同じですが、二重リンクリストの先頭を指すheaderが追加されています(ダミー要素)。 , 🎜二重リンクリストの繰り返し 順序はentry🎜の挿入順です。 🎜🎜反復順序を維持することに加えて、この構造には別の利点もあります。🎜反復🎜LinkedHashMap🎜は、🎜HashMap🎜のようにtable全体を走査する必要はなく、<を直接走査するだけで済みます。 code>header が指す二重リンクリストで十分です🎜。つまり、🎜LinkedHashMap🎜 の反復時間は entry の数にのみ関係し、 table のサイズ。 🎜🎜LinkedHashMap🎜のパフォーマンスに影響を与える可能性のあるパラメーターは 2 つあります: 初期容量と負荷率です。初期容量は初期の table サイズを指定し、負荷係数は自動拡張の重要な値を指定するために使用されます。 entry の数が capacity*load_factor を超えると、コンテナは自動的に拡張され、再ハッシュされます。多数の要素が挿入されるシナリオの場合、より大きな初期容量を設定すると、再ハッシュの数を減らすことができます。 🎜🎜オブジェクトを🎜LinkedHashMap🎜または🎜LinkedHashSet🎜に入れる場合、2つの方法がありますhashCode()equals() には特別な注意が必要です。 🎜hashCode() メソッドは、オブジェクトがどの bucket に配置されるかを決定します。複数のオブジェクトのハッシュ値が競合する場合、equals()</code >メソッドは、これらのオブジェクトが「同じオブジェクト」であるかどうかを判断します🎜。したがって、カスタム オブジェクトを <code>LinkedHashMap または LinkedHashSet に配置する場合は、 *@Override*hashCode() が等しい必要があります。 () メソッド。 🎜🎜次の方法で、ソース🎜Map🎜🎜反復順序🎜と同じ🎜LinkedHashMap🎜を取得できます: 🎜
    // LinkedHashMap.addEntry()
    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
            resize(2 * table.length);// 自动扩容,并重新哈希
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            bucketIndex = hash & (table.length-1);// hash%table.length
        }
        // 1.在冲突链表头部插入新的entry
        HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];
        Entry<K,V> e = new Entry<>(hash, key, value, old);
        table[bucketIndex] = e;
        // 2.在双向链表的尾部插入新的entry
        e.addBefore(header);
        size++;
    }
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    🎜パフォーマンス上の理由から、🎜LinkedHashMap🎜は、必要な場合は非同期です(同期されていません)。マルチスレッド環境で使用する場合、プログラマ は手動で同期する必要があります。または、🎜LinkedHashMap🎜 が次のようにラップされて同期されます: 🎜🎜Map m = Collections.synchronizedMap (new LinkedHashMap(. ..));🎜🎜メソッド分析🎜

    get()

    🎜get(<a href="http://www.php.cn/ wiki/60.html " target="_blank">Object</a> key) メソッドは、指定された key 値に基づいて、対応する value を返します。このメソッドのプロセスは HashMap.get() メソッドとほぼ同じです。読者は前の記事を参照してください。ここでは詳しく説明しません。 🎜

    put()

    🎜put(K key, V value) メソッドは、指定された key, value ペアを map< に追加します。 /code> の内部。このメソッドは、まず <code>map を検索して、タプルが含まれているかどうかを確認します。含まれている場合、検索プロセスは get() メソッドと似ています。見つからない場合は、addEntry(int hash, K key, V value, intbucketIndex) メソッドを通じて新しい entry が挿入されます。 🎜🎜ここでの 🎜 の挿入には 2 つの意味があることに注意してください🎜: 🎜
    1. 🎜 table の観点から見ると、新しい < code >entry は、対応する bucket に挿入する必要があります。ハッシュの競合がある場合は、ヘッド挿入メソッドを使用して新しい entry をヘッドに挿入します。競合リンクされた部門のリスト。 🎜
    2. header的角度看,新的entry需要插入到双向链表的尾部。

    JavaコレクションフレームワークLinkedHashSetとLinkedHashMapのソースコード解析の詳細説明(画像)

    addEntry()代码如下:

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

    // LinkedHashMap.Entry.addBefor(),将this插入到existingEntry的前面
    private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {
        after  = existingEntry;
        before = existingEntry.before;
        before.after = this;
        after.before = this;
    }
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    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

    1. 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。

    2. 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。

    JavaコレクションフレームワークLinkedHashSetとLinkedHashMapのソースコード解析の詳細説明(画像)

    removeEntryForKey()对应的代码如下:

    // LinkedHashMap.removeEntryForKey(),删除key值对应的entry
    final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
    
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        int i = indexFor(hash, table.length);// hash&(table.length-1)
        Entry<K,V> prev = table[i];// 得到冲突链表
        Entry<K,V> e = prev;
        while (e != null) {// 遍历冲突链表
            Entry<K,V> next = e.next;
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {// 找到要删除的entry
                modCount++; size--;
                // 1. 将e从对应bucket的冲突链表中删除
                if (prev == e) table[i] = next;
                else prev.next = next;
                // 2. 将e从双向链表中删除
                e.before.after = e.after;
                e.after.before = e.before;
                return e;
            }
            prev = e; e = next;
        }
        return e;
    }
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    LinkedHashSet

    前面已经说过LinkedHashSet是对LinkedHashMap的简单包装,对LinkedHashSet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。

    public class LinkedHashSet<E>
        extends HashSet<E>
        implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
    
        // LinkedHashSet里面有一个LinkedHashMap
        public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
            map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
        }
    
        public boolean add(E e) {//简单的方法转换
            return map.put(e, PRESENT)==null;
        }
    
    }
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    以上がJavaコレクションフレームワークLinkedHashSetとLinkedHashMapのソースコード解析の詳細説明(画像)の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。

ソース:php.cn
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