LinkedHashMap 的原理与实现

# 1. 概述LinkedHashMap

## 1.1 LinkedHashMap的作用和特点
LinkedHashMap是Java集合框架中的一种实现类，它继承自HashMap，是基于哈希表和双向链表的结合体。LinkedHashMap在HashMap的基础上额外维护了一个双向链表，用于保持插入顺序或者访问顺序。它既具有哈希表的查找速度快的特点，又能够保持遍历顺序和访问顺序的稳定性。

LinkedHashMap的特点包括：
- 保持插入顺序或者访问顺序
- 允许null键和null值
- 具备高效的插入、删除和查找操作性能

## 1.2 LinkedHashMap与HashMap的比较
与HashMap相比，LinkedHashMap在哈希表的基础上增加了双向链表的维护，因此相比HashMap，LinkedHashMap在以下方面有所不同：
- 插入顺序的保持：LinkedHashMap可以保持元素的插入顺序，即元素的迭代顺序与插入顺序一致。
- 访问顺序的保持：通过指定访问顺序模式，LinkedHashMap可以保持元素的访问顺序，即元素的迭代顺序与访问顺序一致。
- 占用更多内存：由于维护了双向链表，LinkedHashMap相对于HashMap会占用更多的内存。
- 迭代性能更强：由于LinkedHashMap维护了双向链表，因此在迭代元素时性能更好。

下面是一个简单的示例代码，展示了LinkedHashMap的基本用法和特点：

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;

public class LinkedHashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个LinkedHashMap，保持插入顺序
        Map<String, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();
        // 添加元素
        linkedHashMap.put("apple", 1);
        linkedHashMap.put("banana", 2);
        linkedHashMap.put("orange", 3);
        // 遍历元素，输出插入顺序
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : linkedHashMap.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
        }
        // 输出结果为：
        // apple : 1
        // banana : 2
        // orange : 3
    }
}

在上面的代码中，我们首先创建了一个LinkedHashMap实例，然后向其中添加了3个元素。最后，通过遍历LinkedHashMap的entrySet，我们可以看到插入的顺序与输出的顺序一致。这就是LinkedHashMap保持插入顺序的特点。

接下来，我们将深入探讨LinkedHashMap的内部构造。

# 2. LinkedHashMap内部构造

LinkedHashMap是通过将哈希表和双向链表结合来实现的。在HashMap的基础上，LinkedHashMap在每个Entry中维护了两个指针prev和next来形成双向链表。这个链表按照元素的插入顺序来排序，用于记录元素的顺序。

### 2.1 哈希表与双向链表的结合

哈希表（HashMap）具有快速的查找和插入操作，但是没有维护元素的插入顺序。而双向链表（DoublyLinkedList）可以在插入、删除元素时保持顺序，但查找元素则会比较低效。

LinkedHashMap在内部将这两种数据结构结合起来，既能够快速查找元素，又能够保持元素的插入顺序。

### 2.2 讲解LinkedHashMap的数据结构

LinkedHashMap的数据结构由哈希表和双向链表组成。

哈希表部分用于快速定位元素，存储着Entry的引用。每个Entry包含了key、value以及指向前一个Entry和后一个Entry的指针。

static class Entry<K, V> extends HashMap.Node<K, V> {
    Entry<K, V> before, after;
    Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
        super(hash, key, value, next);
    }
}

双向链表部分通过维护头结点和尾节点，以及每个Entry中的before和after指针，形成双向链表。新插入的元素会被添加到链表的尾部，链表的头部则是最早插入的元素。

transient Entry<K,V> head;
transient Entry<K,V> tail;

在LinkedHashMap内部，经过特殊的构造方法设置，可以选择保持插入顺序或让LinkedHashMap按照访问顺序进行排序。

LinkedHashMap的构造方法：

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder) {
    super(initia