Java集合框架之八----------WeakHashMap源码解析
1.技术点
1.1 java中的引用
引用类型主要分为4种：①强引用；②软引用；③弱引用；④虚引用。强引用就是永远不会回收掉被引用的对象，比如说我们代码中new出来的对象。软引用表示有用但是非必需的，如果系统内存资源紧张，可能就会被回收；弱引用表示非必需的对象，只能存活到下一次垃圾回收发生之前；虚引用是最弱的，这个引用无法操作对象。
1.2引用队列ReferenceQueue
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Object o1 = new Object(); Integer o2 = new Integer((int) o1); 如果o1对象除了在o2中有引用之外没有别的地方存在引用，那么就可以回收o1。然后当这个o1被回收之后，我们就需要把o2放入引用队列中，所以引用队列（ReferenceQueue）就是Reference的监听器。在WeakHashMap中就是通过ReferenceQueue来反向处理map中的数据，如果对象被回收了，那么就需要把map中的对应数据移除。
public class ReferenceTest { private static final int _1MB = 1024*1024;//设置大小为1MB
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<Object>();//用引用队列进行监控引用的回收情况 Object value = new Object(); Map<Object, Object> map = new HashMap<Object, Object>(); for (int i = 0; i < 100; i++) {//循环100次把数据插入到弱引用中（WeakReference）， 同时把弱引用作为key存入HashMap byte[] bytes = new byte[_1MB]; //每个弱引用中都有关联引用队列（referenceQueue），由于bytes只被weakReference引用，因此每次weakReference中的bytes被回收之后，那么这个weakReference对象就会放入引用队列 WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<byte[]>(bytes, referenceQueue); //通过map存储弱引用对象 map.put(weakReference, value); }
Thread thread = new Thread(new Runnable() {//线程通过调用引用队列的情况查看那些对象被回收 @SuppressWarnings("unchecked") public void run() { try { int cnt = 0; WeakReference<byte[]> k; while ((k = (WeakReference<byte[]>) referenceQueue.remove()) != null) {//返回被回收对象的引用（注意本例中被回收的是bytes） System.out.println((cnt++)+"回收了"+k); System.out.println("map的size = " + map.size());//用于监控map的存储数量有没有发生变化 } } catch (Exception e) { // TODO: handle exception } } });
thread.start(); } } |
流程：
①bytes对象存入weakReference对象中
②weakReference作为key存入HashMap中
③GC回收了bytes对象，这时，引用这个对象的weakReference对象就会被存储到referenceQueue中
④循环输出referenceQueue，输出被回收的bytes关联的weakReference对象
下面用WeakHashMap做测试
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import java.util.Map; import java.util.WeakHashMap;
public class ReferenceTest2 { private static final int _1MB = 1024*1024;//设置大小为1MB
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Object value = new Object(); Map<Object, Object> map = new WeakHashMap<Object, Object>(); for (int i = 0; i < 100; i++) {//循环100次把数据插入WeakHashMap中 byte[] bytes = new byte[_1MB]; map.put(bytes, value); } while (true) {//死循环监控map大小变化 Thread.sleep(500);//稍稍停顿，效果更直观 System.out.println(map.size());//打印WeakHashMap的大小 System.gc();//建议系统进行GC } }
} |
因为在插入过程中就存在了GC，会把WeakHashMap的内容清除，因为一旦GC发生，弱引用就会被清除，导致WeakHashMap大小为0；
在你触发一些操作的时候，WeakHashMap里面的数据就会被移除了
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public int size() { if (size == 0) return 0; expungeStaleEntries();从表中清除掉不存在的引用的方法。 return size; } |
2.源码分析
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①引用队列 private final ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>(); ②静态内部类entry private static class Entry<K,V> extends WeakReference<Object> implements Map.Entry<K,V> { V value; final int hash; Entry<K,V> next; Entry(Object key, V value, ReferenceQueue<Object> queue, int hash, Entry<K,V> next) { super(key, queue); this.value = value; this.hash = hash; this.next = next; } } 如果上面第一个代码所示，key值和referenceQueue作为weakReference的参数封装进了WeakReference中，GC的时候回收掉弱引用引用的对象，如上面的bytes， ③核心移除map中K，V方法 解释一下为什么对象回收之后，map中对应的K，V也会被移除 private void expungeStaleEntries() { GC之后，queue里面就会存着对应的reference的子类，这里是WeakReference的子类Entry。， for (Object x; (x = queue.poll()) != null; ) { synchronized (queue) {//线程同步，锁定队列 @SuppressWarnings("unchecked") Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) x; 得到对应元素在table中的下标 int i = indexFor(e.hash, table.length); prev指向table[i]即链表头结点 Entry<K,V> prev = table[i]; Entry<K,V> p = prev;用来表示p的上一个节点 while (p != null) {如果p节点存在 Entry<K,V> next = p.next;定义next执行p的next if (p == e) {如果当前队列的节点e==p if (prev == e)如果第一次prev就是e,说明e就是头结点，直接指向next table[i] = next; else否则prev的next指向p的next节点 prev.next = next; // Must not null out e.next; // stale entries may be in use by a HashIterator e.value = null; // Help GC--e的value值置空 size--; break; } 不相等，就继续沿着链表往下找 prev = p; p = next; } } } } 通过hash值与length-1找到对应元素在table中的下标 private static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1); } |
那在什么时候会调用这个expungeStaleEntries方法
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//size方法 public int size() { if (size == 0) return 0; expungeStaleEntries();//去除被回收的对象 return size; }
//getTable方法（这个方法是put和get方法的辅助方法）
private Entry<K,V>[] getTable() { expungeStaleEntries();//去除被回收的对象 return table; }
//resize扩容方法 void resize(int newCapacity) { Entry<K,V>[] oldTable = getTable(); int oldCapacity = oldTable.length; if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return; }
Entry<K,V>[] newTable = newTable(newCapacity); transfer(oldTable, newTable); table = newTable; if (size >= threshold / 2) { threshold = (int)(newCapacity * loadFactor); } else { expungeStaleEntries();//去除被回收的对象 transfer(newTable, oldTable); table = oldTable; } }
//get方法（基于上面说的getTable方法） public V get(Object key) { Object k = maskNull(key); int h = hash(k); Entry<K,V>[] tab = getTable();//getTable中包装了expungeStaleEntries方法 int index = indexFor(h, tab.length); Entry<K,V> e = tab[index]; while (e != null) { if (e.hash == h && eq(k, e.get())) return e.value; e = e.next; } return null; }
//put方法（基于上面说的getTable方法） public V put(K key, V value) { Object k = maskNull(key); int h = hash(k); Entry<K,V>[] tab = getTable();//getTable中包装了expungeStaleEntries方法 int i = indexFor(h, tab.length);
for (Entry<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) { if (h == e.hash && eq(k, e.get())) { V oldValue = e.value; if (value != oldValue) e.value = value; return oldValue; } } |
WeekHashMap 的这个特点特别适用于需要缓存的场景，在缓存场景下，由于内存是有限的，不能缓存所有对象；对象缓存命中可以提高系统效率，不过并不是说这个用于缓存一定合理，因为如果你只put了，没有做其他get或者会触发expungeStaleEntries操作的方法， 那么该值就会一直存在了。建议还是使用LRU缓存会比较好