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Java中的HashMap弱引用之WeakHashMap詳解

 更新時間:2023年09月07日 09:14:08   作者:ywb201314  
這篇文章主要介紹了Java中的HashMap弱引用之WeakHashMap詳解,當內(nèi)存空間不足,Java虛擬機寧愿拋出OutOfMemoryError錯誤,使程序異常終止,也不會靠隨意回收具有強引用的對象來解決內(nèi)存不足的問題,需要的朋友可以參考下

Java 引用的相關知識

1. 強引用

Object o = new Object();
  • 強引用是Java 默認實現(xiàn) 的引用,JVM會盡可能長時間的保留強引用的存在(直到內(nèi)存溢出)
  • 當內(nèi)存空間不足,Java虛擬機寧愿拋出OutOfMemoryError錯誤,使程序異常終止,也不會靠隨意回收具有強引用的對象來解決內(nèi)存不足的問題:只有當沒有任何對象指向它時JVM將會回收

2. 軟引用

public class SoftReference<T> extends Reference<T> {...} 
  • 軟引用只會在虛擬機 內(nèi)存不足 的時候才會被回收
  • 軟引用可以和一個引用隊列(ReferenceQueue)聯(lián)合使用,如果軟引用所引用的對象被垃圾回收器回收,Java虛擬機就會把這個軟引用加入到與之關聯(lián)的引用隊列中

3. 弱引用

public class WeakReference<T> extends Reference<T> {...} 
  • 弱引用是指當對象沒有任何的強引用存在,在 下次GC回收 的時候它將會被回收
  • 在垃圾回收器線程掃描它所管轄的內(nèi)存區(qū)域的過程中,一旦發(fā)現(xiàn)了只具有弱引用的對象,不管當前內(nèi)存空間足夠與否,都會回收它的內(nèi)存
  • 需要注意的是:由于垃圾回收器是一個優(yōu)先級很低的線程,因此不一定會很快發(fā)現(xiàn)那些只具有弱引用的對象

WeakHashMap 的認識:

  • WeakHashMap 是存儲鍵值對(key-value)的非同步且無序的散列表,鍵和值都允許為null,基本跟 HashMap一致
  • 特殊之處在于 WeakHashMap 里的entry可能會被GC自動刪除,即使沒有主動調(diào)用 remove() 或者 clear() 方法
  • 其鍵為弱鍵,除了自身有對key的引用外,此key沒有其他引用那么此map會自動丟棄此值
  • 在《Effective Java》一書中第六條,消除陳舊對象時,提到了weakHashMap,用于短時間內(nèi)就過期的緩存
  • 由于與JDK1.7版本的HashMap實現(xiàn)原理一致(具體請參見筆者的 HashMap一文通),這里只討論不同
  • 若有機會寫JVM篇的垃圾回收機制時會再進一步描述 Reference

1. 類定義

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

2. 重要的全局變量

/**
  * The default initial capacity -- MUST be a power of two.
  * 默認容量,必須是2次冪
  */
private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
/**
  * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified by either of the
  * constructors with arguments. MUST be a power of two <= 1<<30.
  * 最大容量,必須為2次冪且 <= 1<<30
  */
private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/**
  * The load factor used when none specified in constructor.
  * 負載因子
  */
private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
  * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.
  * 容量必須為2次冪的數(shù)組
  */
Entry<K,V>[] table;
/**
  * The number of key-value mappings contained in this weak hash map.
  * 擁有鍵值對的數(shù)量
  */
private int size;
/**
  * The next size value at which to resize (capacity * load factor).
  * 閾值 -- 擴容判斷依據(jù)
  */
private int threshold;
/**
  * The load factor for the hash table.
  */
private final float loadFactor;
/**
  * Reference queue for cleared WeakEntries
  * 引用隊列,用于存儲已被GC清除的WeakEntries
  */
private final ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();

3. 構(gòu)造器

// 默認構(gòu)造函數(shù)
WeakHashMap()
// 指定"容量大小"的構(gòu)造函數(shù)
WeakHashMap(int capacity)
// 指定"容量大小"和"負載因子"的構(gòu)造函數(shù)
WeakHashMap(int capacity, float loadFactor)
// 包含"子Map"的構(gòu)造函數(shù)
WeakHashMap(Map<? extends K, ? extends V> map)

實現(xiàn)跟JDK1.7版本HashMap的實現(xiàn)一致,具體請參見筆者的HashMap - 基于哈希表和 Map 接口的鍵值對利器 (JDK 1.7)

4. Entry

/**
  * The entries in this hash table extend WeakReference, using its main ref field as the key.
  * 該Enty繼承WeakReference,從而具備弱引用的特性
  */
private static class Entry<K,V> extends WeakReference<Object> implements Map.Entry<K,V> {
    V value;
    int hash;
    Entry<K,V> next;//鏈表
    /**
      * Creates new entry.
      */
    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;
    }
    ....
}  

WeakHashMap 的重要方法

常規(guī) put(), get(), remove() 等不詳細研究,來看下比較關鍵的expungeStaleEntries()

/**
  * Expunges stale entries from the table. -- 刪除過時的entry
  * 該方法是實現(xiàn)弱鍵回收的最關鍵方法,也是區(qū)分HashMap的根本方法
  * 核心:移除table和queue的并集元素(queue中存儲是已被GC的key,注意是key?。。?
  * 效果:key在GC的時候被清除,value在key清除后訪問WeakHashMap被清除
  */
private void expungeStaleEntries() {
    //從隊列中出隊遍歷
    //poll 移除并返問隊列頭部的元素;如果隊列為空,則返回null
    for (Object x; (x = queue.poll()) != null; ) {
        synchronized (queue) {
            //值得一提的是WeakHashMap是非線程安全的,這里卻同步了一下
            //大神原本的用意是保證在多線程時能不破壞數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),但JavaDoc已經(jīng)強調(diào)這類非安全,如下文
            //http://bugs.java.com/bugdatabase/view_bug.do?bug_id=6425537
            @SuppressWarnings("unchecked")
                Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) x;
            //找到該隊列中的元素在數(shù)組中的位置,并移除該元素(table和queue都需要移除)    
            int i = indexFor(e.hash, table.length);
            Entry<K,V> prev = table[i];
            Entry<K,V> p = prev;
            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 移除value
                    size--;
                    break;
                }
                prev = p;
                p = next;
            }
        }
    }
}

到此這篇關于Java中的HashMap弱引用之WeakHashMap詳解的文章就介紹到這了,更多相關HashMap弱引用內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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