Java中LinkedHashMap的实现详解

前言

在Java中，Map容器是一个非常常用的数据结构，用于存储一组键值对。在一些场景下，需要对Map容器中的元素进行有序存储，并且还需要支持常见的Map操作，例如插入、删除、查找等等。LinkedHashMap就是一个可以满足这些要求的Map容器。

摘要

LinkedHashMap是Java中的一个Map容器，它继承自HashMap，并且还可以对元素进行有序存储。在LinkedHashMap中，元素的顺序可以按照插入顺序或者访问顺序进行排列。在插入顺序模式下，元素按照插入顺序进行排列。在访问顺序模式下，每次访问一个元素之后，该元素都会被提到最后面，保证最后被访问的元素永远在最后面。

本文将介绍LinkedHashMap的实现原理以及使用方法，并且提供相应的测试用例和全文小结。

LinkedHashMap

实现原理

LinkedHashMap实现有序存储的方式是维护一个双向链表，用于记录元素的插入顺序或者访问顺序。在LinkedHashMap中，每个元素都是一个链表节点，包含了前驱节点、后继节点、键、值等信息。插入或者访问一个元素时，会将它对应的节点移动到链表的末尾。

在LinkedHashMap内部，有一个成员变量accessOrder，用于表示当前使用的顺序模式。如果accessOrder为true，则表示当前使用的是访问顺序模式；如果accessOrder为false，则表示当前使用的是插入顺序模式。在访问顺序模式下，每次访问一个元素时，会将它对应的节点移动到链表的末尾。

在LinkedHashMap中，插入或者删除一个元素时，会同时更新双向链表。在插入一个元素时，会将它对应的节点放到链表的末尾；在删除一个元素时，会直接删除对应的节点，并且修改前驱节点和后继节点的指针。

在LinkedHashMap中，还有一个重要的成员变量modCount，用于记录Map容器的结构修改次数。任何会修改Map结构的操作，例如插入、删除、重建等等，都会导致modCount的值增加。可以利用modCount来检测容器内部结构是否发生变化。

使用方法

LinkedHashMap的使用方法和HashMap基本相同。可以通过以下方式创建一个LinkedHashMap对象：

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

在创建LinkedHashMap对象时，还可以传入一个initialCapacity参数，用于指定Map容器的初始容量；以及一个loadFactor参数，用于指定Map容器的负载因子。

LinkedHashMap提供了常见的Map操作，例如put、get、remove等等。在LinkedHashMap中，还可以通过以下方法来修改顺序模式：

Map<K, V> map = new LinkedHashMap<>(); // 构造一个使用访问顺序模式的LinkedHashMap
map.get(key); // 访问一个元素，会将对应的节点移动到链表的末尾

在使用访问顺序模式时，还可以通过以下方法来获取最先访问的元素：

Map<K, V> map = new LinkedHashMap<>(); // 构造一个使用访问顺序模式的LinkedHashMap
K firstKey = map.keySet().iterator().next(); // 获取最先访问的元素

LinkedHashMap代码方法介绍

构造方法

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder)

构造一个LinkedHashMap对象。其中，initialCapacity表示Map容器的初始容量；loadFactor表示Map容器的负载因子；accessOrder表示Map容器的顺序模式，true表示访问顺序模式，false表示插入顺序模式。

put方法

public V put(K key, V value)

向Map容器中插入一个元素。其中，key表示元素的键；value表示元素的值。

get方法

public V get(Object key)

获取Map容器中指定键对应的值。其中，key表示指定的键。

remove方法

public V remove(Object key)

删除Map容器中指定键对应的元素。其中，key表示指定的键。

测试用例

以下是一个使用LinkedHashMap的测试用例，在该测试用例中，首先创建一个使用插入顺序模式的LinkedHashMap对象，然后向Map容器中插入3个元素；接着访问第2个元素，并向Map容器中插入1个元素；最后遍历Map容器，输出所有元素的键和值，以及最先插入和最后插入的元素的键和值。

package com.example.demo.javaTest.map;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
/**
 * @Date 2023-09-09 20:58
 */
@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)
public class LinkedHashMapTest {
    @Test
    public void linkedHashMapTest() {
        //创建一个LinkedHashMap集合
        Map<Integer, String> map = new LinkedHashMap<>();
        map.put(1, "a");
        map.put(2, "b");
        map.put(3, "c");
        map.get(2);
        System.out.println("map.get(2) = " + map.get(2));
        map.put(4, "d");
        //存放最后一个key
        Integer lastKey = null;
        for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
            lastKey = entry.getKey();
            System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());
        }
        Integer firstKey = map.keySet().iterator().next();
        System.out.println("First key: " + firstKey + ", First value: " + map.get(firstKey));
        System.out.println("Last key: " + lastKey + ", Last value: " + map.get(lastKey));
    }
}

运行结果如下：

全文小结

本文介绍了Java中的LinkedHashMap，它可以实现有序存储，并且支持常见的Map操作。在内部实现中，LinkedHashMap维护了一个双向链表，用于记录元素的顺序。在使用LinkedHashMap时，可以选择使用插入顺序模式或者访问顺序模式。LinkedHashMap提供了常见的Map操作，例如put、get、remove等等。在使用访问顺序模式时，还可以通过方法来获取最先访问的元素和最后访问的元素。最后，我们还提供了一个使用LinkedHashMap的测试用例，方便大家进行参考。

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