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Posted 2022-03-24 灰太狼_cxh

Map - WeakHashMap源码解析

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总体介绍

在Java集合框架系列文章的最后，笔者打算介绍一个特殊的成员: WeakHashMap，从名字可以看出它是某种 Map。它的特殊之处在于 WeakHashMap 里的entry​可能会被GC自动删除，即使程序员没有调用remove()​或者clear()方法。

要明白 WeakHashMap 的工作原理，还需要引入一个概念 : 弱引用(WeakReference)。我们都知道Java中内存是通过GC自动管理的，GC会在程序运行过程中自动判断哪些对象是可以被回收的，并在合适的时机进行内存释放。GC判断某个对象是否可被回收的依据是，是否有有效的引用指向该对象。如果没有有效引用指向该对象(基本意味着不存在访问该对象的方式)，那么该对象就是可回收的。这里的有效引用 并不包括弱引用。也就是说，虽然弱引用可以用来访问对象，但进行垃圾回收时弱引用并不会被考虑在内，仅有弱引用指向的对象仍然会被GC回收。

WeakHashMap 内部是通过弱引用来管理entry​的，弱引用的特性对应到 WeakHashMap 上意味着什么呢？将一对​key, value​放入到 WeakHashMap 里并不能避免该​key​值被GC回收，除非在 WeakHashMap 之外还有对该​key​的强引用。

关于强引用，弱引用等概念以后再具体讲解，这里只需要知道Java中引用也是分种类的，并且不同种类的引用对GC的影响不同就够了。

具体实现

WeakHashMap的存储结构类似于Map - HashSet & HashMap 源码解析，这里不再赘述。

关于强弱引用的管理方式，博主将会另开专题单独讲解。

Weak HashSet?

如果你看过前几篇关于 Map 和 Set 的讲解，一定会问: 既然有 WeakHashMap，是否有 WeekHashSet 呢? 答案是没有:( 。不过Java Collections工具类给出了解决方案，Collections.newSetFromMap(Map<E,Boolean> map)方法可以将任何 Map包装成一个Set。通过如下方式可以快速得到一个 Weak HashSet:

// 将WeakHashMap包装成一个Set
Set<Object> weakHashSet = Collections.newSetFromMap(
        new WeakHashMap<Object, Boolean>());

// Collections.newSetFromMap()用于将任何Map包装成一个Set
public static <E> Set<E> newSetFromMap(Map<E, Boolean> map) 
    return new SetFromMap<>(map);


private static class SetFromMap<E> extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Serializable

    private final Map<E, Boolean> m;  // The backing map
    private transient Set<E> s;       // Its keySet
    SetFromMap(Map<E, Boolean> map) 
        if (!map.isEmpty())
            throw new IllegalArgumentException("Map is non-empty");
        m = map;
        s = map.keySet();
    
    public void clear()                       m.clear(); 
    public int size()                  return m.size(); 
    public boolean isEmpty()           return m.isEmpty(); 
    public boolean contains(Object o)  return m.containsKey(o); 
    public boolean remove(Object o)    return m.remove(o) != null; 
    public boolean add(E e)  return m.put(e, Boolean.TRUE) == null; 
    public Iterator<E> iterator()      return s.iterator(); 
    public Object[] toArray()          return s.toArray(); 
    public <T> T[] toArray(T[] a)      return s.toArray(a); 
    public String toString()           return s.toString(); 
    public int hashCode()              return s.hashCode(); 
    public boolean equals(Object o)    return o == this || s.equals(o); 
    public boolean containsAll(Collection<?> c) return s.containsAll(c);
    public boolean removeAll(Collection<?> c)   return s.removeAll(c);
    public boolean retainAll(Collection<?> c)   return s.retainAll(c);
    // addAll is the only inherited implementation
    ......