Java弱鍵集合WeakHashMap及ConcurrentCache原理詳解

更新時間：2023年09月07日 09:59:12 作者：劉Java

這篇文章主要介紹了Java弱鍵集合WeakHashMap及ConcurrentCache原理詳解,基于哈希表的Map接口實現(xiàn),支持null鍵和值,但是WeakHashMap具有弱鍵,可用來實現(xiàn)緩存存儲,在進行GC的時候會自動回收鍵值對,需要的朋友可以參考下

1 WeakHashMap 的原理

基于哈希表的Map接口實現(xiàn)，支持null鍵和值，但是WeakHashMap具有弱鍵，可用來實現(xiàn)緩存存儲，在進行GC的時候會自動回收鍵值對。

WeakHashMap 的 Entry 節(jié)點繼承自 WeakReference。put方法插入鍵值對時，創(chuàng)建Entry節(jié)點時，key被WeakReference引用，get方法獲取key的時候，實際上是從WeakReference中獲取的。

Value正常引用存儲，每次創(chuàng)建插入Entry 節(jié)點的時候，還會給WeakReference對象關聯(lián)一個引用隊列ReferenceQueue。

/**
 * 已清除的 WeakEntries 的引用隊列
 */
private final ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();
/**
 * Entry繼承了WeakReference，key被WeakReference直接關聯(lián)
 */
private static class Entry<K, V> extends WeakReference<Object> implements Map.Entry<K, V> {
    V value;
    final int hash;
    Entry<K, V> next;
    /**
     * 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;
    }
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public K getKey() {
        return (K) WeakHashMap.unmaskNull(get());
    }
    public V getValue() {
        return value;
    }
    public V setValue(V newValue) {
        V oldValue = value;
        value = newValue;
        return oldValue;
    }
    //…………
}

key被WeakReference對象引用，它就是一個弱鍵。根據(jù)Java弱引用的特性，被WeakReference引用的對象在沒有其他外部引用關聯(lián)時，在下一次垃圾回收時將會回收該對象，并且其關聯(lián)的WeakReference對象也會被加入到相關的引用隊列中。

如果某個key因為沒有其他外部引用被“回收”了getKey()方法就獲取不到key了，就會返回null，其對應的Entry也會被加入到相關的引用隊列中去了，此時這個Entry也就訪問不到了，看起來整個Entry就像被回收了一樣，但是此時這個Entry并沒有被回收，因為它還被內(nèi)部table數(shù)組引用了。

**無效的Entry怎么被清除呢？ **實際上當我們每次需要操作WeakHashMap時，會先清除無效的Entry，位于 expungeStaleEntries 方法中。table中保存了全部的Entry鍵值對，而queue中保存被GC回收的Entry鍵值對，通過比對就能刪除table中被GC回收的Entry鍵值對，這樣就能清除無效的Entry了。

2 tomcat的ConcurrentCache

Tomcat的ConcurrentCache就使用了 WeakHashMap 來實現(xiàn)緩存功能。

ConcurrentCache 采取的是分代緩存，其內(nèi)部保存了兩個Map：

經(jīng)常使用的對象放入 eden 中，eden 使用 ConcurrentHashMap 實現(xiàn)，不用擔心會被回收（伊甸園）；
不常用的對象放入 longterm，longterm 使用 WeakHashMap 實現(xiàn)，這些不常使用的對象會被垃圾收集器回收。
當調(diào)用 get() 方法時，會先從 eden 區(qū)獲取，如果沒有找到的話再到 longterm 獲取，當從 longterm 獲取到就把對象放入 eden 中，從而保證經(jīng)常被訪問的節(jié)點不容易被回收。
當調(diào)用 put() 方法時，如果 eden 的大小超過了 size，那么就將 eden 中的所有對象都放入 longterm 中，利用虛擬機回收掉一部分不經(jīng)常使用的對象。

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);
    }
}

到此這篇關于Java弱鍵集合WeakHashMap及ConcurrentCache原理詳解的文章就介紹到這了,更多相關WeakHashMap及ConcurrentCache原理內(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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