楔子

WeakHashMap ，此種Map的特點(diǎn)是，當(dāng)除了自身有對(duì)key的引用外，此key沒(méi)有其他引用那么此map會(huì)自動(dòng)丟棄此值，所以比較適合做緩存。

WeakHashMap 的這種特性比較適合實(shí)現(xiàn)類(lèi)似本地、堆內(nèi)緩存的存儲(chǔ)機(jī)制——緩存的失效依賴(lài)于GC收集器的行為

WeakHashMap 的定義如下:

public class WeakHashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)， WeakHashMap 實(shí)現(xiàn)了Map接口，基于 hash-table 實(shí)現(xiàn)，在這種Map中，key的類(lèi)型是 WeakReference 。如果對(duì)應(yīng)的key被回收，則這個(gè)key指向的對(duì)象會(huì)被從Map容器中移除。

WeakHashMap 跟普通的HashMap不同，WeakHashMap的行為一定程度上基于垃圾收集器的行為，因此一些Map數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的常識(shí)在WeakHashMap上會(huì)失效——size()方法的返回值會(huì)隨著程序的運(yùn)行變小，isEmpty()方法的返回值會(huì)從false變成true等等。

實(shí)例

此例子中聲明了兩個(gè)Map對(duì)象，一個(gè)是HashMap，一個(gè)是WeakHashMap，同時(shí)向兩個(gè)map中放入a、b兩個(gè)對(duì)象，當(dāng)HashMap remove掉a 并且將a、b都指向null時(shí)，WeakHashMap中的a將自動(dòng)被回收掉。

出現(xiàn)這個(gè)狀況的原因是，對(duì)于a對(duì)象而言，當(dāng)HashMap remove掉并且將a指向null后，除了WeakHashMap中還保存a外已經(jīng)沒(méi)有指向a的指針了，所以WeakHashMap會(huì)自動(dòng)舍棄掉a，而對(duì)于b對(duì)象雖然指向了null，但HashMap中還有指向b的指針。

弱引用（ WeakReference ）的特性是：當(dāng)gc線(xiàn)程發(fā)現(xiàn)某個(gè)對(duì)象只有弱引用指向它，那么就會(huì)將其銷(xiāo)毀并回收內(nèi)存。

WeakHashMap<UniqueImageName, BigImage> map = new WeakHashMap<>();
BigImage bigImage = new BigImage("image_id");
UniqueImageName imageName = new UniqueImageName("name_of_big_image"); //強(qiáng)引用
map.put(imageName, bigImage);
assertTrue(map.containsKey(imageName));
imageName = null; //map中的values對(duì)象成為弱引用對(duì)象
System.gc(); //主動(dòng)觸發(fā)一次GC
await().atMost(10, TimeUnit.SECONDS).until(map::isEmpty);

典型使用場(chǎng)景： tomcat兩級(jí)緩存

tomcat的源碼里，實(shí)現(xiàn)緩存時(shí)會(huì)用到WeakHashMap

package org.apache.tomcat.util.collections;
import java.util.Map;
import java.util.WeakHashMap;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public final class ConcurrentCache<K,V> {
    private final int size;
    private final Map<K,V> eden;
    private final Map<K,V> longterm;
    public ConcurrentCache(int size) {
        this.size = size;
        this.eden = new ConcurrentHashMap<>(size);
        this.longterm = new WeakHashMap<>(size);
    }
    public V get(K k) {
        V v = this.eden.get(k);
        if (v == null) {
            synchronized (longterm) {
                v = this.longterm.get(k);
            }
            if (v != null) {
                this.eden.put(k, v);
            }
        }
        return v;
    }
    public void put(K k, V v) {
        if (this.eden.size() >= size) {
            synchronized (longterm) {
                this.longterm.putAll(this.eden);
            }
            this.eden.clear();
        }
        this.eden.put(k, v);
    }
}

源碼中有 eden 和 longterm 的兩個(gè)map，對(duì)jvm堆區(qū)有所了解的話(huà)，可以猜測(cè)出tomcat在這里是使用 ConcurrentHashMap 和 WeakHashMap 做了 分代的緩存 。

• 在put方法里，在插入一個(gè)k-v時(shí)，先檢查eden緩存的容量是不是超了。沒(méi)有超就直接放入eden緩存，如果超了則鎖定longterm將eden中所有的k-v都放入longterm。再將eden清空并插入k-v。
• 在get方法中，也是優(yōu)先從eden中找對(duì)應(yīng)的v，如果沒(méi)有則進(jìn)入longterm緩存中查找，找到后就加入eden緩存并返回。

經(jīng)過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，相對(duì)常用的對(duì)象都能在eden緩存中找到，不常用（有可能被銷(xiāo)毀的對(duì)象）的則進(jìn)入longterm緩存。而longterm的key的實(shí)際對(duì)象沒(méi)有其他引用指向它時(shí)，gc就會(huì)自動(dòng)回收heap中該弱引用指向的實(shí)際對(duì)象，弱引用進(jìn)入引用隊(duì)列。longterm調(diào)用expungeStaleEntries()方法，遍歷引用隊(duì)列中的弱引用，并清除對(duì)應(yīng)的Entry，不會(huì)造成內(nèi)存空間的浪費(fèi)。

利用WeakHashMap實(shí)現(xiàn)內(nèi)存緩存

可以看出，WeakHashMap的這種特性比較適合實(shí)現(xiàn)類(lèi)似本地、堆內(nèi)緩存的存儲(chǔ)機(jī)制——緩存的失效依賴(lài)于GC收集器的行為。假設(shè)一種應(yīng)用場(chǎng)景：我們需要保存一批大的圖片對(duì)象，其中values是圖片的內(nèi)容，key是圖片的名字，這里我們需要選擇一種合適的容器保存這些對(duì)象。

使用普通的HashMap并不是好的選擇，這些大對(duì)象將會(huì)占用很多內(nèi)存，并且還不會(huì)被GC回收，除非我們?cè)趯?duì)應(yīng)的key廢棄之前主動(dòng)remove掉這些元素。WeakHashMap非常適合使用在這種場(chǎng)景下，下面的代碼演示了具體的實(shí)現(xiàn)：

WeakHashMap<UniqueImageName, BigImage> map = new WeakHashMap<>();
BigImage bigImage = new BigImage("image_id");
UniqueImageName imageName = new UniqueImageName("name_of_big_image"); //強(qiáng)引用
map.put(imageName, bigImage);
assertTrue(map.containsKey(imageName));
imageName = null; //map中的values對(duì)象成為弱引用對(duì)象
System.gc(); //主動(dòng)觸發(fā)一次GC
await().atMost(10, TimeUnit.SECONDS).until(map::isEmpty);

首先，創(chuàng)建一個(gè)WeakHashMap對(duì)象來(lái)存儲(chǔ)BigImage實(shí)例，對(duì)應(yīng)的key是UniqueImageName對(duì)象，保存到WeakHashMap里的時(shí)候，key是一個(gè)弱引用類(lèi)型。

然后，我們將imageName設(shè)置為null，這樣就沒(méi)有其他強(qiáng)引用指向bigImage對(duì)象，按照WeakHashMap的規(guī)則，在下一次GC周期中會(huì)回收bigImage對(duì)象。

通過(guò)System.gc()主動(dòng)觸發(fā)一次GC過(guò)程，然后可以發(fā)現(xiàn)WeakHashMap成為空的了。

強(qiáng)引用、軟引用和弱引用

• 強(qiáng)引用（ Strong Reference ）
• 軟引用（ Soft Reference ）
• 弱引用 （ WeakReference ）

強(qiáng)引用

被強(qiáng)引用指向的對(duì)象，絕對(duì)不會(huì)被垃圾收集器回收。

Integer prime = 1;

這個(gè)語(yǔ)句中prime對(duì)象就有一個(gè)強(qiáng)引用。

軟引用

被 SoftReference 指向的對(duì)象可能會(huì)被垃圾收集器回收，但是只有在JVM內(nèi)存不夠的情況下才會(huì)回收；如下代碼可以創(chuàng)建一個(gè)軟引用：

Integer prime = 1;  
	SoftReference<Integer> soft = new SoftReference<Integer>(prime);
	prime = null;

弱引用

當(dāng)一個(gè)對(duì)象僅僅被 WeakReference 引用時(shí)，在下個(gè)垃圾收集周期時(shí)候該對(duì)象就會(huì)被回收。我們通過(guò)下面代碼創(chuàng)建一個(gè)WeakReference：

Integer prime = 1;  
	WeakReference<Integer> soft = new WeakReference<Integer>(prime);
	prime = null;

當(dāng)把prime賦值為null的時(shí)候，原prime對(duì)象會(huì)在下一個(gè)垃圾收集周期中被回收，因?yàn)橐呀?jīng)沒(méi)有強(qiáng)引用指向它。

到此這篇關(guān)于Java中的WeakHashMap總結(jié)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java的WeakHashMap內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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