22. LinkedHashMap和HashMap有什么区别？为什么LinkedHashMap能保持元素的插入顺序？

LinkedHashMap 和 HashMap 都是 Java 中用于存储键值对的集合类，但它们在一些关键特性上有所不同，尤其是在元素的顺序和性能方面。以下是它们之间的主要区别：

1. 元素的顺序

• HashMap:
  • HashMap不保证元素的顺序。元素的顺序可能会在插入、删除或扩容时发生变化。
  • 这是因为HashMap是基于哈希表实现的，元素的顺序完全依赖于哈希码和哈希函数。
• LinkedHashMap:
  • LinkedHashMap保持元素的插入顺序，或者按照访问顺序（如果设置为访问顺序模式）排列。
  • 这是因为LinkedHashMap在内部维护了一个双向链表，该链表链接着所有的键值对，从而记录了元素的插入顺序或访问顺序。

2. 内部数据结构

• HashMap:
  • HashMap使用哈希表来存储数据。每个元素的位置由其键的哈希码决定，元素存储在桶（bucket）数组中，多个元素可能映射到同一个桶（哈希碰撞）时，会形成链表或红黑树。
• LinkedHashMap:
  • LinkedHashMap继承自HashMap，在内部使用了与HashMap相同的哈希表结构，但在每个键值对上附加了一个双向链表。这条双向链表按插入顺序或访问顺序链接所有的键值对，确保元素的顺序性。

3. 性能

• HashMap:
  • HashMap通常比LinkedHashMap稍快，特别是在不需要维护顺序的情况下，因为HashMap不需要额外维护链表结构。
• LinkedHashMap:
  • LinkedHashMap由于维护了双向链表，在插入和删除元素时的开销比HashMap略高。尽管如此，在常见操作（如查找）中的性能差异通常是微乎其微的，因为它们都继承了HashMap的哈希表结构。

4. 内存消耗

• HashMap:
  • HashMap只需要维护哈希表，不需要额外的链表结构，因此在内存消耗上更为紧凑。
• LinkedHashMap:
  • LinkedHashMap由于需要维护额外的双向链表结构，因此每个节点都会占用更多的内存空间。

5. 访问顺序模式

• LinkedHashMap

  :

  • LinkedHashMap提供了一个特殊的构造方法，可以让它按照访问顺序来排列元素。如果设置了此模式，每次访问（包括get()和put()操作）都会将该元素移动到双向链表的末尾，从而反映最近访问的顺序。
  • 默认情况下，LinkedHashMap保持插入顺序，但通过将accessOrder参数设置为true，可以将其切换为访问顺序模式。

为什么LinkedHashMap能保持元素的插入顺序？

LinkedHashMap之所以能够保持元素的插入顺序，关键在于它内部维护的双向链表。具体机制如下：

• 双向链表:
  • LinkedHashMap在每个节点（即键值对）中增加了两个指针，分别指向前一个节点和后一个节点。这些节点构成了一个双向链表。
  • 当新的元素被插入时，它会被添加到链表的尾部，保持插入顺序。
• 遍历顺序:
  • 当你遍历LinkedHashMap时，它按照双向链表的顺序返回元素。这确保了遍历时的顺序与插入顺序一致。
• 访问顺序模式:
  • 如果LinkedHashMap配置为按访问顺序排列，最近访问的元素会被移到链表的末尾。这种模式下，遍历的顺序反映了元素的最近使用情况。

示例代码

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

public class MapExample {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put("one", "1");
        hashMap.put("two", "2");
        hashMap.put("three", "3");
        System.out.println("HashMap: " + hashMap); // 输出顺序不定

        Map<String, String> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();
        linkedHashMap.put("one", "1");
        linkedHashMap.put("two", "2");
        linkedHashMap.put("three", "3");
        System.out.println("LinkedHashMap: " + linkedHashMap); // 输出顺序为插入顺序
    }
}

总结

• HashMap: 不保证顺序，性能稍好，内存占用较少，适合对顺序不敏感的场景。
• LinkedHashMap: 保持插入顺序或访问顺序，内存开销较大，适合需要顺序性和快速查找的场景。

根据具体需求选择使用HashMap或LinkedHashMap可以更好地优化代码的性能和行为。