WeakHashMap是种弱引用的HashMap,这是说,WeakHashMap里的key值如果没有外部强引用,在垃圾回收之后,WeakHashMap的对应内容也会被移除掉。
1.1 Java的引用类型
在讲解WeakHashMap之前,我们需要了解Java中引用的相关类:
ReferenceQueue,引用队列,与某个引用类绑定,当引用死亡后,会进入这个队列。
HardReference,强引用,任何以类似String str=new String()建立起来的引用,都是强引用。在str指向另一个对象或者null之前,该String对象都不会被GC(Garbage Collector垃圾回收器)回收;
WeakReference,弱引用,可以通过java.lang.ref.WeakReference来建立,当GC要求回收对象时,它不会阻止对象被回收,该对象会立刻被回收;
SoftReference,软引用,可以通过java.lang.ref.SoftReference来建立,和弱引用一样,当GC要求回收时,它不会阻止对象被回收,但不同的是该对回收过程会被延迟,必须要等到JVM heap内存不够用,接近产生OutOfMemory错误时,才会回收;
PhantomReference,虚引用,可以通过java.lang.ref.PhantomPeference来建立,这种类型的引用很特别,大多数时间,无法通过它拿到其引用的对象,但是,当这个对象死亡的时候,该引用还是会进入ReferenceQueue队列。
下面提供一个例子来分别说明它们的作用:
ReferenceQueue<Ref> queue = new ReferenceQueue<Ref>(); // 创建一个弱引用 WeakReference<Ref> weak = new WeakReference<Ref>(new Ref("Weak"),queue); // 创建一个虚引用 PhantomReference<Ref> phantom = new PhantomReference<Ref>(new Ref( "Phantom"), queue); // 创建一个软引用 SoftReference<Ref> soft = new SoftReference<Ref>(new Ref("Soft"),queue); System.out.println("引用内容:"); System.out.println(weak.get()); System.out.println(phantom.get()); System.out.println(soft.get()); System.out.println("被回收的引用:"); for (Reference r = null; (r = queue.poll()) != null;) { System.out.println(r); } |
Ref这个类是个自定义的测试类,源码如下所示:
class Ref { Object v; Ref(Object v) { this.v = v; } public String toString() { return this.v.toString(); } } |
在这个例子里,分别创建了弱引用、虚引用和软引用,get()方法用于获取它们引用的Ref对象,可以注意到,Ref对象在外部并没有任何引用,所以,在某个时间点,GC应当会回收对象。来看看代码执行的结果:
引用内容: Weak null Soft 被回收的引用: |
可以看到,弱引用和软引用的对象还是可达的,但是虚引用是不可达的。被回收的引用没有内容,说明GC还没有回收它们。
这证实了虚引用的性质:
虚引用非常弱,以至于它自己也找不到自己的引用内容。
对之前的代码进行改造,在输出内容前加入代码:
// 强制垃圾回收 System.gc(); |
再执行一次,得到结果:
引用内容: null null Soft 被回收的引用: java.lang.ref.WeakReference@3b764bce java.lang.ref.PhantomReference@759ebb3d |
现在可达的引用只剩下Soft了,引用队列里多出了两条引用,说明WeakReference和PhantomReference的对象被回收。
再修改一次代码,让WeakPeference和PhantomReference去引用一个强引用对象:
Ref wr = new Ref("Hard"); WeakReference<Ref> weak = new WeakReference<Ref>(wr, queue); PhantomReference<Ref> phantom = new PhantomReference<Ref>(wr, queue); |
输出结果如下所示:
引用内容: Hard null Soft 被回收的引用: |
这证实了弱引用的性质:
弱引用的对象,如果没有被强引用,在垃圾回收后,引用对象会不可达。
1.2 WeakHashMap实现方式
WeakHashMap利用了ReferenceQueue和WeakReference来实现它的核心功能:当key值没有强引用的时候,从WeakHashMap里移除。
先来看看WeakHashMap的键值对实体类WeakHashMap.Entry的实现:
private static class Entry<K,V> extends WeakReference<Object> implements Map.Entry<K,V> { 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; } ... } |
关键注意两处:
1、Entry继承自WeakReference;
2、Entry本身没有保存key值,而是把key作为WeakReference的引用对象交给了super构造。
这说明,Entry是个针对key值的弱引用。
WeakHashMap实现清除陈旧实体的方法是expungStaleEntries(),其源码实现如下:
private void expungeStaleEntries() { //遍历引用队列,找到每一个被GC收集的对象 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); //从链表里移除该实体 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; //帮助GC执行 e.value = null; size--; break; } prev = p; p = next; } } } } |
expungStaleEntries()方法会在resize、put、get、forEach方法里被调用。
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