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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(shí)現(xiàn),支持null鍵和值,但是WeakHashMap具有弱鍵,可用來實(shí)現(xiàn)緩存存儲,在進(jìn)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(shí)現(xiàn)，支持null鍵和值，但是WeakHashMap具有弱鍵，可用來實(shí)現(xiàn)緩存存儲，在進(jìn)行GC的時候會自動回收鍵值對。

WeakHashMap 的 Entry 節(jié)點(diǎn)繼承自 WeakReference。put方法插入鍵值對時，創(chuàng)建Entry節(jié)點(diǎn)時，key被WeakReference引用，get方法獲取key的時候，實(shí)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(diǎn)的時候，還會給WeakReference對象關(guān)聯(lián)一個引用隊(duì)列ReferenceQueue。

/**
 * 已清除的 WeakEntries 的引用隊(duì)列
 */
private final ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();
/**
 * Entry繼承了WeakReference，key被WeakReference直接關(guān)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(guān)聯(lián)時，在下一次垃圾回收時將會回收該對象，并且其關(guān)聯(lián)的WeakReference對象也會被加入到相關(guān)的引用隊(duì)列中。

如果某個key因?yàn)闆]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(yīng)的Entry也會被加入到相關(guān)的引用隊(duì)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?yàn)樗€被內(nèi)部table數(shù)組引用了。

**無效的Entry怎么被清除呢？ **實(shí)際上當(dāng)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(shí)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(shí)現(xiàn)，不用擔(dān)心會被回收（伊甸園）；
不常用的對象放入 longterm，longterm 使用 WeakHashMap 實(shí)現(xiàn)，這些不常使用的對象會被垃圾收集器回收。
當(dāng)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(dāng)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(diǎn)不容易被回收。
當(dāng)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(jī)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(guān)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(guān)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(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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