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詳解Java?Map中三個(gè)冷門容器的使用

更新時(shí)間：2022年12月12日 08:20:39 作者：JAVA旭陽

本篇文章主要講解下Map家族中3個(gè)相對(duì)冷門的容器，分別是WeakHashMap、EnumMap、IdentityHashMap,?想必大家在平時(shí)的工作中也很少用到，或者壓根不知道他們的特性以及適用場(chǎng)景，本篇文章就帶你一探究竟

概述

本篇文章主要講解下Map家族中3個(gè)相對(duì)冷門的容器，分別是WeakHashMap、EnumMap、IdentityHashMap, 想必大家在平時(shí)的工作中也很少用到，或者壓根不知道他們的特性以及適用場(chǎng)景，本篇文章就帶你一探究竟。

WeakHashMap

介紹

WeakHashMap稱為弱三列映射，實(shí)現(xiàn)了Map接口，具有如下特性：

WeakHashMap中的entry是一個(gè)弱引用，當(dāng)除了自身有對(duì)key的引用外，此key沒有其他引用，那么GC之后此map會(huì)自動(dòng)丟棄此值。
不是線程安全的
可以存儲(chǔ)null

演示案例

  public static void main(String[] args) {
        String a = new String("a");
        String b = new String("b");
        Map weakmap = new WeakHashMap();
        weakmap.put(a, "aaa");
        weakmap.put(b, "bbb");
        a = null;
        b = null;
        // 進(jìn)行g(shù)c
        System.gc();
        Iterator j = weakmap.entrySet().iterator();
        while (j.hasNext()) {
            Map.Entry en = (Map.Entry) j.next();
            System.out.println("weakmap:" + en.getKey() + ":" + en.getValue());
        }
    }

運(yùn)行結(jié)果：

已經(jīng)被gc回收了。

原理實(shí)現(xiàn)

從這里我們可以看到其內(nèi)部的Entry繼承了WeakReference，也就是弱引用，所以就具有了弱引用的特點(diǎn)。

弱引用的特點(diǎn)是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(duì)象，不管當(dāng)前內(nèi)存空間足夠與否，都會(huì)回收它的內(nèi)存。不過，由于垃圾回收器是一個(gè)優(yōu)先級(jí)很低的線程，因此不一定會(huì)很快發(fā)現(xiàn)那些只具有弱引用的對(duì)象。

WeakReference中有個(gè)成員變量ReferenceQueue，他的作用是GC會(huì)清理掉對(duì)象之后，引用對(duì)象會(huì)被放到ReferenceQueue中，然后遍歷這個(gè)queue進(jìn)行刪除即可Entry。WeakHashMap內(nèi)部有一個(gè)expungeStaleEntries函數(shù)，在這個(gè)函數(shù)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)移除其內(nèi)部不用的entry從而達(dá)到的自動(dòng)釋放內(nèi)存的目的。因此我們每次訪問WeakHashMap的時(shí)候，都會(huì)調(diào)用這個(gè)expungeStaleEntries函數(shù)清理一遍。

使用場(chǎng)景

在如今的并發(fā)泛濫的大環(huán)境下，大家應(yīng)該都用過緩存，緩存都是放在內(nèi)存中的，而內(nèi)存幾乎是計(jì)算機(jī)中最寶貴也是最稀缺的資源，所以需要謹(jǐn)慎的使用，不然很容易就出現(xiàn) OOM。緩存的主要作用是為了更快的處理業(yè)務(wù)、降低服務(wù)器的壓力，那么就要保證緩存命中率，這里假設(shè)整個(gè)緩存是一個(gè) key-value 結(jié)構(gòu)的(以鍵值對(duì)緩存為例)，HashMap 作為強(qiáng)引用對(duì)象在沒有主動(dòng)將 key 刪除時(shí)是不會(huì)被 JVM 回收的，這樣 HashMap 中的對(duì)象就會(huì)越積越多直到 OOM 錯(cuò)誤；那么如何做到既讓緩存的命中率高又不占用那么多的內(nèi)存，這里就可以采用 WeakHashMap，當(dāng)然不會(huì)有 HashMap 100% 的命中率(假設(shè)內(nèi)存足夠)，但是在保證程序正常的前提下更好的實(shí)現(xiàn)了緩存這套解決方案。

EnumMap

介紹

用于枚舉類型鍵的專用Map實(shí)現(xiàn)。枚舉映射中的所有鍵必須來自創(chuàng)建映射時(shí)顯式或隱式指定的單個(gè)枚舉類型。

相對(duì)于HashMap中枚舉作為key, EnumMap內(nèi)部以一個(gè)非常緊湊的數(shù)組存儲(chǔ)value，并且根據(jù)enum類型的key直接定位到內(nèi)部數(shù)組的索引，并不需要計(jì)算hashCode()，不但效率最高，而且沒有額外的空間浪費(fèi)。

不是線程安全的
可以存放null值

演示案例

public static void main(String[] args) {
        // 構(gòu)造函數(shù)傳入類型
        Map<DayOfWeek, String> map = new EnumMap<>(DayOfWeek.class);
        map.put(DayOfWeek.MONDAY, "星期一");
        map.put(DayOfWeek.TUESDAY, "星期二");
        map.put(DayOfWeek.WEDNESDAY, "星期三");
        map.put(DayOfWeek.THURSDAY, "星期四");
        map.put(DayOfWeek.FRIDAY, "星期五");
        map.put(DayOfWeek.SATURDAY, "星期六");
        map.put(DayOfWeek.SUNDAY, "星期日");
        System.out.println(map);
        System.out.println(map.get(DayOfWeek.MONDAY));
    }

    enum DayOfWeek {
        MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
    }

原理實(shí)現(xiàn)

put方法源碼如下：

 public V put(K key, V value) {
        // 對(duì)枚舉類型進(jìn)行檢查，看key和構(gòu)造函數(shù)傳入的class類型是否一致
        typeCheck(key);
        // 枚舉的順序
        int index = key.ordinal();
        // 原來位置的值
        Object oldValue = vals[index];
        // 設(shè)置值
        vals[index] = maskNull(value);
        if (oldValue == null)
            size++;
        return unmaskNull(oldValue);
    }

通過put源碼發(fā)現(xiàn)是通過數(shù)組的方式實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)，而且也不需要進(jìn)行擴(kuò)容。

使用場(chǎng)景

如果項(xiàng)目中遇到針對(duì)枚舉作為key的映射容器，可以優(yōu)先選擇EnumMap。

IdentityHashMap

介紹

該類使用散列表實(shí)現(xiàn)Map接口，在比較鍵(和值)時(shí)使用引用相等代替對(duì)象相等。換句話說，在一個(gè)IdentityHashMap中，當(dāng)且僅當(dāng)(k1k2)兩個(gè)鍵k1和k2被認(rèn)為是相等的。(在正常的Map實(shí)現(xiàn)(如HashMap)兩個(gè)鍵k1和k2被認(rèn)為是相等的，當(dāng)且僅當(dāng)(k1null ?k2 = = null: k1.equals (k2)))。

不是線程安全的
無序
key不可以是null

演示案例

public static void main(String[] args) {
        // hashMap
        Map<Integer, String> hashMap = new HashMap<>();
        // identityHashMap
        Map<Integer, String> identityHashMap = new IdentityHashMap<>();

        hashMap.put(new Integer(200), "a");
        hashMap.put(new Integer(200), "b");
        identityHashMap.put(new Integer(200), "a");
        identityHashMap.put(new Integer(200), "b");

        //遍歷hashmap
        System.out.println("hashmap 結(jié)果：");
        hashMap.forEach((key, value) -> {
            System.out.println("key = " + key + ", value = " + value);
        });

        //遍歷hashmap
        System.out.println("identityHashMap 結(jié)果：");
        identityHashMap.forEach((key, value) -> {
            System.out.println("key = " + key + ", value = " + value);
        });

    }

運(yùn)行結(jié)果：

原理實(shí)現(xiàn)

IdentityHashMap底層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是數(shù)組，我們關(guān)注下put方法：

調(diào)用hash方法，獲取key在table的位置index，然后進(jìn)行賦值操作，也是分成了3種情況：

1.item == k，找到了對(duì)應(yīng)的key，value存在key右相鄰的位置，對(duì)tab[i + 1]進(jìn)行更新，并返回原來的值；

2.item == null，表示table中沒有對(duì)應(yīng)的key值，跳出for循環(huán)，執(zhí)行tab[i] = k和tab[i + 1] = value進(jìn)行新key的插入操作。個(gè)人覺得這里的擴(kuò)容時(shí)機(jī)選擇的不太好，好不容易找到的更新位置，因?yàn)閿U(kuò)容給整沒了，還得再次重新計(jì)算，可以和HashMap一樣，在更新后再擴(kuò)容。

3.item != null && item != key，表示hash沖突發(fā)生，調(diào)用nextKeyIndex獲取處理沖突后的index位置，然后重復(fù)上面的過程。

我們?cè)賮砜聪耯ash方法：

IdentityHashMap中獲取hash值采用的System.identityHashCode方法，在不重寫Object.hashCode方法時(shí)，System.identityHashCode和Object.hashCode返回的值相同，相當(dāng)于對(duì)象的唯一的HashCode。System.identityHashCode(null)始終返回0, 無論是否重寫Object.hashCode，都不影響System.identityHashCode的執(zhí)行結(jié)果。