如何在 Java 中從 LinkedHashMap 取得第一個或最後一個條目

1. 概述

在Java中， LinkedHashMap是一個強大的工具，用於維護鍵值對，同時保留插入順序。一個常見的要求是存取LinkedHashMap.

在本教程中，我們將探索實現這一目標的各種方法。

2. 準備LinkedHashMap範例

在深入研究訪問LinkedHashMap,我們先簡單回顧一下LinkedHashMap.

首先， LinkedHashMap是 Java Collections Framework 的一部分，擴充了HashMap類別。此外，與常規HashMap, LinkedHashMap依照元素插入的順序維護元素的順序。

根據我們使用的建構函數，此順序可以是插入順序或存取順序。簡單來說，插入順序是指元素依照新增至LinkedHashMap,而存取順序是指元素依照存取頻率排序，最近造訪的元素出現在最後。

在本教程中，我們將以插入順序的LinkedHashMap為例來示範如何取得第一個和最後一個條目。但是，這些解決方案也適用於存取順序LinkedHashMap 。

那麼，接下來，讓我們準備一個LinkedHashMap物件範例：

static final LinkedHashMap<String, String> THE_MAP = new LinkedHashMap<>();

 static {
 THE_MAP.put("key one", "a1 b1 c1");
 THE_MAP.put("key two", "a2 b2 c2");
 THE_MAP.put("key three", "a3 b3 c3");
 THE_MAP.put("key four", "a4 b4 c4");
 }

如上面的範例所示，我們使用靜態區塊來初始化THE_MAP物件。

為簡單起見，在本教程中，我們假設LinkedHashMap物件不為 null 或為空。此外，我們將利用單元測試斷言來驗證每種方法是否產生預期結果。

3. 迭代映射條目

我們知道Map的entrySet()方法傳回由映射支援的Set中的所有條目。此外，對於LinkedHashMap,傳回的Set中的條目遵循映射物件中的條目順序。

因此，我們可以透過迭代器迭代entrySet()的結果來輕鬆存取LinkedHashMap中的任何條目Iterator.例如， linkedHashMap.entrySet().iterator().next()傳回map中的第一個元素：

Entry<String, String> firstEntry = THE_MAP.entrySet().iterator().next();
 assertEquals("key one", firstEntry.getKey());
 assertEquals("a1 b1 c1", firstEntry.getValue());

然而，取得最後一個條目並不像我們檢索第一個條目那麼簡單。我們必須迭代到Set中的最後一個元素才能取得最後一個映射條目：

Entry<String, String> lastEntry = null;
 Iterator<Entry<String,String>> it = THE_MAP.entrySet().iterator();
 while (it.hasNext()) {
 lastEntry = it.next();
 }

 assertNotNull(lastEntry);
 assertEquals("key four", lastEntry.getKey());
 assertEquals("a4 b4 c4", lastEntry.getValue());

在此範例中，我們使用Iterator物件迭代LinkedHashMap並不斷更新lastEntry變量，直到到達最後一個條目。

我們的範例顯示這種方法可以完成插入順序LinkedHashMaps.有人可能會問這種方法是否也適用於存取順序LinkedHashMap, ，因為存取順序LinkedHashMap中的存取條目可能會改變其順序。

因此，值得注意的是，迭代地圖視圖不會影響支援地圖的迭代順序。這是因為**只有對地圖的明確存取操作才會影響順序，例如map.get(key).**因此，這種方法也適用於存取順序LinkedHashMap 。

4. 將Map條目轉換為陣列

我們知道數組對於隨機存取來說性能非常好。因此，如果我們可以將LinkedHashMap條目轉換為數組，我們就可以有效地存取數組的第一個和最後一個元素。

我們了解到，我們可以透過呼叫entrySet() 來取得Set中的所有映射項目entrySet().因此，Java Collection的toArray()方法幫助我們從Set中取得陣列：

Entry<String, String>[] theArray = new Entry[THE_MAP.size()];
 THE_MAP.entrySet().toArray(theArray);

然後，存取數組中的第一個和最後一個元素對我們來說並不是一個挑戰：

Entry<String, String> firstEntry = theArray[0];
 assertEquals("key one", firstEntry.getKey());
 assertEquals("a1 b1 c1", firstEntry.getValue());

 Entry<String, String> lastEntry = theArray[THE_MAP.size() - 1];
 assertEquals("key four", lastEntry.getKey());
 assertEquals("a4 b4 c4", lastEntry.getValue());

5. 使用串流API

Stream API從Java 8開始就被引入了。它提供了一系列方便的方法，讓我們可以輕鬆處理集合。

接下來，讓我們看看如何使用 Java Stream從LinkedHashMap取得第一個條目：

Entry<String, String> firstEntry = THE_MAP.entrySet().stream().findFirst().get();
 assertEquals("key one", firstEntry.getKey());
 assertEquals("a1 b1 c1", firstEntry.getValue());

如我們所看到的，我們在entrySet()結果上呼叫了stream()方法來取得映射條目的流物件。然後， findFirst()為我們提供流中的第一個元素。值得注意的是， findFirst()方法傳回一個Optional物件。由於我們知道映射不會為空，因此我們直接呼叫get()方法來從Optional物件中檢索映射條目。

有多種方法可以從Stream實例中取得最後一個元素。例如，我們可以使用skip()函數來解決這個問題：

Entry<String, String> lastEntry = THE_MAP.entrySet().stream().skip(THE_MAP.size() - 1).findFirst().get();

 assertNotNull(lastEntry);
 assertEquals("key four", lastEntry.getKey());
 assertEquals("a4 b4 c4", lastEntry.getValue());

skip()方法接受一個int參數。顧名思義， skip(n)傳回一個流，丟棄原始流中的前n個元素。因此，我們將THE_MAP.size() – 1傳遞給skip()方法來取得僅包含最後一個元素的流，即THE_MAP的最後一個條目。

6.使用反射API

到目前為止（Java 21）， LinkedHashMap的實作維護一個雙向鍊錶來保存鍵值條目。此外， head和tail變數引用映射的第一個和最後一個項目：

/**
 * The head (eldest) of the doubly linked list.
 */
 transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;

 /**
 * The tail (youngest) of the doubly linked list.
 */
 transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;

因此，我們可以簡單地讀取這兩個變數來獲取所需的條目。但是， head和tail不是公共變數。因此，我們無法在java.util套件之外直接存取它們。

幸運的是，我們有一個強大的武器：Java Reflection API，它允許我們讀取或寫入類別的執行時間屬性。例如，我們可以使用反射讀取head和tail字段來獲取映射的第一個和最後一個條目：

Field head = THE_MAP.getClass().getDeclaredField("head");
 head.setAccessible(true);
 Entry<String, String> firstEntry = (Entry<String, String>) head.get(THE_MAP);
 assertEquals("key one", firstEntry.getKey());
 assertEquals("a1 b1 c1", firstEntry.getValue());

 Field tail = THE_MAP.getClass().getDeclaredField("tail");
 tail.setAccessible(true);
 Entry<String, String> lastEntry = (Entry<String, String>) tail.get(THE_MAP);
 assertEquals("key four", lastEntry.getKey());
 assertEquals("a4 b4 c4", lastEntry.getValue());

需要注意的是，當我們使用 Java 9 或更高版本執行上述測試時，測試失敗並出現以下錯誤訊息：

java.lang.reflect.InaccessibleObjectException: Unable to make field transient java.util.LinkedHashMap$Entry
 java.util.LinkedHashMap.head accessible: module java.base does not "opens java.util" to unnamed module ....

這是因為，從版本9開始，Java引入了模組化系統，這對Reflection API進行了合理的限制。

為了解決反射非法存取問題，我們可以在Java命令列中新增「 –add-opens java.base/java.util=ALL-UNNAMED 」。當我們使用 Apache Maven 作為建置工具時，我們可以將此選項新增至 Surefire-plugin 配置中，以確保使用反射的測試透過「 mvn test 」順利運行：

<build>
 <plugins>
 <plugin>
 <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
 <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId>
 <configuration>
 <argLine>
 --add-opens java.base/java.util=ALL-UNNAMED
 </argLine>
 </configuration>
 </plugin>
 </plugins>
 </build>

此外，必須記住，此方法取決於LinkedHashMap實作中「 head 」和「 tail 」欄位的存在。如果 Java 的未來版本可能發生更改，例如刪除或重命名這些字段，則此解決方案可能不再有效。

七、結論

在本文中，我們透過簡要了解LinkedHashMap.然後，我們深入研究實際範例來說明從LinkedHashMap.

與往常一樣，範例的完整原始程式碼可在 GitHub 上取得。