面试题：Java中LinkedHashSet在对象缓存应用里如何保证元素顺序

Question

在使用Java的LinkedHashSet进行对象缓存时，描述一下它是如何保证元素插入顺序或者访问顺序的？请结合LinkedHashSet的内部数据结构进行说明。

Answer 1

1. LinkedHashSet概述

LinkedHashSet是HashSet的子类，它不仅继承了HashSet基于哈希表实现的快速查找特性，还额外维护了一个双向链表来记录元素的插入顺序或访问顺序。

2. 保证插入顺序

• 内部数据结构：LinkedHashSet内部使用哈希表（本质是HashMap）来存储元素，保证元素的唯一性，同时使用双向链表来维护元素的插入顺序。双向链表的节点类型为LinkedHashSet.Entry，它继承自HashMap.Node，除了包含哈希表节点的基本属性（如hash、key、value、next）外，还额外包含两个属性before和after，用于双向链表的链接。
• 插入过程：当调用add方法插入元素时，首先会调用HashMap的put方法将元素插入到哈希表中。同时，LinkedHashSet会将新插入的元素添加到双向链表的尾部。这样，双向链表中节点的顺序就是元素的插入顺序。当遍历LinkedHashSet时，会按照双向链表的顺序依次访问元素，从而保证了插入顺序。

3. 保证访问顺序

• 构造函数参数：LinkedHashSet有一个构造函数LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder)，当accessOrder为true时，LinkedHashSet会按照访问顺序维护元素。
• 访问过程：当访问（如调用get方法获取元素，在LinkedHashSet中没有get方法，但在基于LinkedHashSet实现的LinkedHashMap中有类似逻辑）或修改（如重新插入已存在元素）一个元素时，如果accessOrder为true，该元素会被移动到双向链表的尾部。这样，频繁访问的元素会逐渐移动到链表尾部，而链表头部的元素就是最久未被访问的元素。当遍历LinkedHashSet时，会按照从链表头部到尾部的顺序，即访问顺序来依次访问元素。