WeakHashMap和HashMap的區(qū)別

前面對(duì)HashMap的源碼和WeakHashMap的源碼分別進(jìn)行了分析。在WeakHashMap源碼分析博文中有對(duì)與HashMap區(qū)別的比較，但是不夠具體系統(tǒng)。加上本人看了一些相關(guān)的博文，發(fā)現(xiàn)了一些好的例子來(lái)說(shuō)明這兩者的區(qū)別，因此，就有了這篇博文。

WeakHashMap和HashMap一樣，WeakHashMap也是一個(gè)散列表，它存儲(chǔ)的內(nèi)容也是鍵值對(duì)(key-value)映射，而且鍵和值都可以為null。

不過(guò)WeakHashMap的鍵是“弱鍵”(注：源碼中Entry中的定義是這樣的：

private static class Entry<K,V> extends WeakReference<Object> implements Map.Entry<K,V>

即Entry實(shí)現(xiàn)了WeakReference類)，當(dāng)WeakHashMap某個(gè)鍵不再正常使用時(shí)，會(huì)被從WeakHashMap自動(dòng)刪除。

更精確的說(shuō)，對(duì)于一個(gè)給定的鍵，其映射的存在并不能阻止垃圾回收器對(duì)該鍵的丟棄，這就使該鍵稱為被終止的，被終止，然后被回收，這樣，這就可以認(rèn)為該鍵值對(duì)應(yīng)該被WeakHashMap刪除。因此，WeakHashMap使用了弱引用作為內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方案

WeakHashMap可以作為簡(jiǎn)單緩存表的解決方案，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存不足時(shí)，垃圾收集器會(huì)自動(dòng)的清除沒(méi)有在任何其他地方被引用的鍵值對(duì)。如果需要用一張很大的Map作為緩存表時(shí)，那么可以考慮使用WeakHashMap。

從源碼的角度，我們來(lái)分析下上面這段話是如何來(lái)工作的？？

在WeakHashMap實(shí)現(xiàn)中，借用了ReferenceQueue這個(gè)“監(jiān)聽(tīng)器”來(lái)保存被GC回收的”弱鍵”，然后在每次使用WeakHashMap時(shí)，就在WeakHashMap中刪除ReferenceQueue中保存的鍵值對(duì)。即WeakHashMap的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)借用 ReferenceQueue這個(gè)“監(jiān)聽(tīng)器”來(lái)優(yōu)雅的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)刪除那些引用不可達(dá)的key的。關(guān)于ReferenceQueue會(huì)在下篇博文中進(jìn)行介紹

具體如下：

WeakHashMap是通過(guò)數(shù)組table保存Entry(鍵值對(duì))；每個(gè)Entry實(shí)際上就是一個(gè)鏈表來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)某“弱鍵”不再被其它對(duì)象引用，就會(huì)被GC回收時(shí)，這個(gè)“弱鍵”也同時(shí)被添加到ReferenceQueue隊(duì)列中。當(dāng)下一步我們需要操作WeakHashMap時(shí)，會(huì)先同步table、queue，table中保存了全部的鍵值對(duì)，而queue中保存的是GC回收的鍵值對(duì)；同步他們，就是刪除table中被GC回收的鍵值對(duì)。

源碼中完成“刪除”操作的函數(shù)代碼如下：

    /**
     * Expunges stale entries from the table.
     *翻譯：刪除過(guò)時(shí)的條目，即將ReferenceQueue隊(duì)列中的對(duì)象引用全部在table中給刪除掉
     *思路：如何刪除一個(gè)table的節(jié)點(diǎn)e，方法為：首先計(jì)算e的hash值，接著根據(jù)hash值找到其在table的位置，然后遍歷鏈表即可。
     */
    private void expungeStaleEntries() {
        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);
                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
                        size--;
                        break;
                    }
                    prev = p;
                    p = next;
                }
            }
        }
    }

例子說(shuō)明1

往一個(gè)WeakHashMap中添加大量的元素

上面說(shuō)的可能比較空，比如為什么可以作為緩沖表呀之類，可能看一個(gè)實(shí)際例子之后我們就可以更好的理解上面的兩段話

第一段代碼，就是HashMap的應(yīng)用，往HashMap中存放一系列很大的數(shù)據(jù)。

    public class TestHashMap {
        public static void main(String[] args){
            Map<Integer,byte[]> hashMap = new HashMap<Integer,byte[]>();
            for(int i=0;i<100000;i++){
                hashMap.put(i, new byte[i]);
            }
        }
    }

第二段代碼，就是WeakHashMap的應(yīng)用，往WeakHashMap中存放與上例HashMap相同的數(shù)據(jù)。

    public class TestWeakHashMap {
        public static void main(String[] args){
            Map<Integer,byte[]> weakHashMap = new WeakHashMap<Integer,byte[]>();
            for(int i=0;i<100000;i++){
                weakHashMap.put(i, new byte[i]);
            }
        }
    }

運(yùn)行上面的兩段代碼，發(fā)現(xiàn)，第一段代碼是不能正常工作的，會(huì)拋“java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space”，而第二段代碼就可以正常工作。

以上就說(shuō)明了，WeakHashMap當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存不足時(shí)，垃圾收集器會(huì)自動(dòng)的清除沒(méi)有在任何其他地方被引用的鍵值對(duì)，因此可以作為簡(jiǎn)單緩存表的解決方案。而HashMap就沒(méi)有上述功能。

但是，如果WeakHashMap的key在系統(tǒng)內(nèi)持有強(qiáng)引用，那么WeakHashMap就退化為了HashMap，所有的表項(xiàng)都不會(huì)被垃圾回收器回收。

例子說(shuō)明2

一系列的WeakHashMap，往每個(gè)WeakHashMap中只添加一個(gè)大的數(shù)據(jù)

看如下的例子，例子的代碼是，在for循環(huán)中每次都new一個(gè)WeakHashMap對(duì)象，且每個(gè)對(duì)象實(shí)例中只添加一個(gè)key和value都是大的數(shù)組對(duì)象。看會(huì)出現(xiàn)上面現(xiàn)象？？？

    public class TestWeakHashMap3 {
        public static void main(String[] args){
            List<WeakHashMap<Integer[][], Integer[][]>> maps = new ArrayList<WeakHashMap<Integer[][],Integer[][]>>();   
            int totalNum = 10000;
            for(int i=0;i<totalNum;i++){
                WeakHashMap<Integer[][], Integer[][]> w = new WeakHashMap<Integer[][], Integer[][]>();
                w.put(new Integer[1000][1000], new Integer[1000][1000]);
                maps.add(w);
                System.gc();//顯示gc
                System.out.println(i);
            }
        }
    }

上面的運(yùn)行結(jié)果如下：即由于空間不足報(bào)異常錯(cuò)誤。

    /*
     * 運(yùn)行結(jié)果：Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
     *  at com.wrh.testhashmap.TestWeakHashMap3.main(TestWeakHashMap3.java:15)
     * */

而如下的代碼確能夠正常工作，這兩段代碼的區(qū)別在于下面這段代碼中調(diào)用了WeakHashMap的size()方法。

    public class TestWeakHashMap5 {
        public static void main(String[] args){
            List<WeakHashMap<Integer[][], Integer[][]>> maps = new ArrayList<WeakHashMap<Integer[][],Integer[][]>>();   
            int totalNum = 10000;
            for(int i=0;i<totalNum;i++){
                WeakHashMap<Integer[][], Integer[][]> w = new WeakHashMap<Integer[][], Integer[][]>();
                w.put(new Integer[1000][1000], new Integer[1000][1000]);
                maps.add(w);
                System.gc();
                for(int j=0;j<i;j++){
                    System.out.println("第"+j+"個(gè)map的大小為："+maps.get(j).size());
                }
            }
        }
    }

可能有人要問(wèn)了，不是說(shuō)WeakHashMap具有會(huì)自動(dòng)進(jìn)行垃圾回收，第一種情況為什么會(huì)報(bào)OOM異常了，第二種情況會(huì)正常工作呢？？？？

首先要說(shuō)明的是，第一段代碼并不是沒(méi)有執(zhí)行GC，而是僅對(duì)WeakHashMap中的key中的Integer數(shù)組進(jìn)行了回收，而value依然保持。我們先來(lái)看如下的例子：將value換成一個(gè)小的對(duì)象Object，就會(huì)證明這一點(diǎn)內(nèi)容。

    public static void main(String[] args){
        List<WeakHashMap<Integer[][], Object>> maps = new ArrayList<WeakHashMap<Integer[][],Object>>(); 
        int totalNum = 10000;
        for(int i=0;i<totalNum;i++){
            WeakHashMap<Integer[][], Object> w = new WeakHashMap<Integer[][], Object>();
            w.put(new Integer[1000][1000], new Object());
            maps.add(w);
            System.gc();
            System.out.println(i);
        }
    }

上面的代碼運(yùn)行時(shí)沒(méi)有任何問(wèn)題的，這也就證明了key中的Integer數(shù)組確實(shí)被回收了，那為何key中的reference數(shù)據(jù)被GC，卻沒(méi)有觸發(fā)WeakHashMap去做清理整個(gè)key的操作呢？？

原因是在于：在進(jìn)行put操作后，雖然GC將WeakReference的key中的Integer數(shù)組回收了，并將事件通過(guò)到了ReferenceQueue，但是后續(xù)卻沒(méi)有相應(yīng)的動(dòng)作去觸發(fā)WeakHashMap來(lái)進(jìn)行處理ReferenceQueue，所以WeakReference包裝的key依然存在在WeakHashMap中，其對(duì)應(yīng)的value也就依然存在。

但是在WeakHashMap中會(huì)刪除那些已經(jīng)被GC的鍵值對(duì)在源碼中是通過(guò)調(diào)用expungeStaleEntries函數(shù)來(lái)完成的，而這個(gè)函數(shù)只在WeakHashMap的put、get、size()等方法中才進(jìn)行了調(diào)用。因此，只有put、get、size()方法來(lái)可以觸發(fā)WeakHashMap來(lái)進(jìn)行處理ReferenceQueue。

以上也就是為什么上面的第二段代碼中調(diào)用下WeakHashMap的size()方法之后就不會(huì)報(bào)異常能正常工作的原因。

到此這篇關(guān)于Java中WeakHashMap和HashMap的區(qū)別詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)WeakHashMap和HashMap的區(qū)別內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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