基于源码的Java集合框架学习⑨ WeakHashMap

最新推荐文章于 2025-10-19 19:33:14 发布

原创最新推荐文章于 2025-10-19 19:33:14 发布 · 208 阅读

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本文深入解析了WeakHashMap类，一种基于哈希表的Map实现，其特点是键为弱引用，允许垃圾回收器在键不再被使用时自动移除条目。文章详细介绍了WeakHashMap的工作原理，包括内部结构、性能特点及与HashMap的区别，同时还探讨了其在缓存场景中的应用。

类 WeakHashMap<K,V>

以弱键实现的基于哈希表的 Map。在 WeakHashMap 中，当某个键不再正常使用时，将自动移除其条目。更精确地说，对于一个给定的键，其映射的存在并不阻止垃圾回收器对该键的丢弃，这就使该键成为可终止的，被终止，然后被回收。丢弃某个键时，其条目从映射中有效地移除，因此，该类的行为与其他的 Map 实现有所不同。

null 值和 null 键都被支持。该类具有与 HashMap 类相似的性能特征,并具有相同的效能参数初始容量和加载因子。

像大多数集合类一样，该类是不同步的。可以使用 Collections.synchronizedMap 方法来构造同步的 WeakHashMap。

WeakHashMap 类的行为部分取决于垃圾回收器的动作，所以，几个常见的（虽然不是必需的）Map 常量不支持此类。因为垃圾回收器在任何时候都可能丢弃键，WeakHashMap 就像是一个被悄悄移除条目的未知线程。特别地，即使对 WeakHashMap 实例进行同步，并且没有调用任何赋值方法，在一段时间后 size 方法也可能返回较小的值，对于 isEmpty 方法，返回 false，然后返回 true，对于给定的键，containsKey 方法返回 true 然后返回 false，对于给定的键，get 方法返回一个值，但接着返回 null，对于以前出现在映射中的键，put 方法返回 null，而 remove 方法返回 false，对于键集、值集、项集进行的检查，生成的元素数量越来越少。

WeakHashMap 中的每个键对象间接地存储为一个弱引用的指示对象。因此，不管是在映射内还是在映射之外，只有在垃圾回收器清除某个键的弱引用之后，该键才会自动移除。

源码

相较于HashMap，WeakHashMap内部多了一个成员：

    // queue保存的是“已被GC清除”的“弱引用的键”。
    // 弱引用和ReferenceQueue 是联合使用的：如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，
    // Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中
    private final ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();

对应添加了一个方法，将queue中已经保存的被GC清除的弱引用的键移出Map：

    private void expungeStaleEntries() {
    	//遍历queue
        for (Object x; (x = queue.poll()) != null; ) {
            synchronized (queue) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                    Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) x;
                int i = indexFor(e.hash, table.length);
                Entry<K,V> prev = table[i];
                Entry<K,V> p = prev;
                // 移出Entry的单向链表
                while (p != null) {
                    Entry<K,V> next = p.next;
                    if (p == e) {
                        if (prev == e)
                            table[i] = next;
                        else
                            prev.next = next;
                        // Must not null out e.next;
                        // stale entries may be in use by a HashIterator
                        e.value = null; // Help GC
                        size--;
                        break;
                    }
                    prev = p;
                    p = next;
                }
            }
        }
    }

在其内部的getTable、resize、size方法中会直接调用这个方法，而这几个方法又会被其他方法所调用，所以就会出现在连续调用两次同样的方法时会得到不同的结果的现象。