一文搞定WeakHashMap

写在前面

在缓存场景下，由于内存是有限的，不能缓存所有对象，因此就须要一定的删除机制，淘汰掉一些对象。这个时候可能很快就想到了各种Cache数据逾期策略，目前也有一些优秀的包提供了功能丰富的Cache，比如Google的Guava Cache，它支持数据定期逾期、LRU、LFU等策略，但它仍然有可能会导致有用的数据被淘汰，没用的数据迟迟不淘汰（如果策略利用适当的情况下这都是小概率事件）。
现在有种机制，可以让Cache里不用的key数据自动清算掉，用的还留着，不会出现误删除。而WeakHashMap 就实用于这种缓存的场景，由于它有自清算机制！
如果让你手动实现一种自清算的HashMap，可以怎么做？首先肯定是想办法先知道某个Key肯定没有在用了，然后清算掉HashMap中没有在用的对应的K-V。在JVM里一个对象没用了是指没有任何其他有用对象直接或者间接实行它，详细点就是在GC过程中它是GCRoots不可达的。而某个弱引用对象所指向的对象如果被判定为垃圾对象，Jvm会将该弱引用对象放到一个ReferenceQueue里，只须要看下这个Queue里的内容就知道某个对象另有没有用了。
WeakHashMap概述

从WeakHashMap名字也可以知道，这是一个弱引用的Map，当进行GC回收时，弱引用指向的对象会被GC回收。
WeakHashMap正是由于利用的是弱引用，因此它的对象可能被随时回收。更直观的说，当利用 WeakHashMap 时，即使没有显示的添加或删除任何元素，也可能发生如下情况:

• 调用两次size()方法返回差别的值；
  
• 两次调用isEmpty()方法，第一次返回false，第二次返回true；
  
• 两次调用containsKey()方法，第一次返回true，第二次返回false，尽管两次利用的是同一个key；
  
• 两次调用get()方法，第一次返回一个value，第二次返回null，尽管两次利用的是同一个对象。
  

从上图可以看出：

• WeakHashMap继承于AbstractMap，并且实现了Map接口。
  
• WeakHashMap是哈希表，但是它的键是"弱键"。WeakHashMap中保护几个紧张的成员变量：table, size, threshold, loadFactor, modCount, queue。
  
  
  
  • table是一个Entry[]数组类型，而Entry现实上就是一个单向链表。哈希表的"key-value键值对"都是存储在Entry数组中的。
    
  • size是Hashtable的大小，它是Hashtable生存的键值对的数量。
    
  • threshold是Hashtable的阈值，用于判定是否须要调整Hashtable的容量。threshold的值="容量*加载因子"。
    
  • loadFactor就是加载因子。
    
  • modCount是用来实现fail-fast机制的
    
  • queue生存的是“已被GC清除”的“弱引用的键”。
    
  
  

基本用法

1. WeakHashMap < String, String > weakHashMap = new WeakHashMap < > (10);
3. String key0 = new String("str1");
4. String key1 = new String("str2");
5. String key2 = new String("str3");
7. // 存放元素
8. weakHashMap.put(key0, "data1");
9. weakHashMap.put(key1, "data2");
10. weakHashMap.put(key2, "data3");
11. System.out.printf("weakHashMap: %s\n", weakHashMap);
13. // 是否包含某key
14. System.out.printf("contains key str1 : %s\n", weakHashMap.containsKey(key0));
15. System.out.printf("contains key str2 : %s\n", weakHashMap.containsKey(key1));
17. // 移除key
18. weakHashMap.remove(key0);
19. System.out.printf("weakHashMap after remove: %s\n", weakHashMap);
21. // 这意味着"弱键"key1再没有被其它对象引用，调用gc时会回收WeakHashMap中与key1对应的键值对
22. key1 = null;
23. // 内存回收，这里会回收WeakHashMap中与"key0"对应的键值对
24. System.gc();
26. try {
27.     Thread.sleep(100);
28. } catch (InterruptedException e) {
29.     e.printStackTrace();
30. }
32. // 遍历WeakHashMap
33. for (Map.Entry < String, String > m: weakHashMap.entrySet()) {
34.     System.out.printf("next : %s >>> %s\n", m.getKey(), m.getValue());
35. }
36. // 打印WeakHashMap的实际大小
37. System.out.printf("after gc WeakHashMap size: %s\n", weakHashMap.size());

复制代码

底层源码

构造器

[code]// 默认构造函数。WeakHashMap()// 指定“容量大小”的构造函数WeakHashMap(int capacity)// 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数WeakHashMap(int capacity, float loadFactor)// 包含“子Map”的构造函数WeakHashMap(Map