浅谈WeakHashMap
Java WeakHashMap 到底Weak在哪里，它真的很弱吗？WeakHashMap 的适用场景是什么，使用时需要注意些什么？弱引用和强引用对Java GC有什么不同影响？本文将给出清晰而简洁的介绍。
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。
更直观的说，当使用 WeakHashMap 时，即使没有显示的添加或删除任何元素，也可能发生如下情况：
- 调用两次
size()方法返回不同的值；- 两次调用
isEmpty()方法，第一次返回false，第二次返回true；- 两次调用
containsKey()方法，第一次返回true，第二次返回false，尽管两次使用的是同一个key；- 两次调用
get()方法，第一次返回一个value，第二次返回null，尽管两次使用的是同一个对象。
遇到这么奇葩的现象，你是不是觉得使用者一定会疯掉？其实不然，WeekHashMap 的这个特点特别适用于需要缓存的场景。在缓存场景下，由于内存是有限的，不能缓存所有对象；对象缓存命中可以提高系统效率，但缓存MISS也不会造成错误，因为可以通过计算重新得到。
要明白 WeekHashMap 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HashMap，读者可自行参考前文，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 WeekHashMap，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>());
不出你所料，newSetFromMap()方法只是对传入的 Map做了简单包装：
// 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
......
}
结语
至此深入Java集合框架(Java Collections Framework Internals)系列已经全部讲解完毕，希望这几篇简短的博文能够帮助各位读者对Java容器框架建立基本的理解。通过这里可以返回本系列文章目录。
如果对各位有哪怕些微的帮助，博主将感到非常高兴！如果博文中有任何的纰漏和谬误，欢迎各位博友指正。
