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在本教程中，我们将学习Java WeakHashMap和弱引用，并提供示例。此外，我们将学习WeakHashMap与HashMap之间的区别。
1.Java WeakHashMap简介
WeakHashMap类（位于java.util包中）是Map接口的基于HashTable的实现，在Java 1.2版本以来一直存在。它几乎具有与HashMap相同的功能，包括构造函数、方法、性能和内部实现。
HashMap和WeakHashMap之间的主要区别在于后者具有弱引用键。在WeakHashMap中，当键不具有任何强引用或软引用时，垃圾收集器会自动删除条目。WeakHashMap中的每个键对象都间接存储为弱引用的引用目标。
请注意，WeakHashMap中的值对象由普通强引用持有。因此，值对象不得直接或间接强引用自己的键，这也是为了将防止键被丢弃。
在Java集合中，WeakHashMap类的声明如下：
public class WeakHashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements Map<K, V>
如上所示，它实现了Map接口并扩展了AbstractMap类。
2. 使用WeakHashMap
2.1 创建WeakHashMap
我们可以使用以下构造函数来创建WeakHashMap：
- WeakHashMap()：用于创建具有默认初始容量16和默认负载因子0.75的空Map。
- WeakHashMap(int initialCapacity)：用于创建具有给定初始容量和默认负载因子0.75的空Map。
- WeakHashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：用于创建具有给定初始容量和给定负载因子的空Map。
- WeakHashMap(Map m)：用于创建具有与指定Map相同条目的新WeakHashMap。
WeakHashMap<String, String> map = new WeakHashMap<>();
WeakHashMap<String, String> map = new WeakHashMap<>(16);
WeakHashMap<String, String> map = new WeakHashMap<>(16, 8);
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>() {{
put("key1", "value1");
put("key2", "value2");
}};
WeakHashMap<String, String> map = new WeakHashMap<>(map);
2.2 WeakHashMap方法
- WeakHashMap类中的一些重要方法包括：
- Object put(key, value)：将键值对插入Map中。
- Object get(key)：返回Map中指定键的值。
- boolean containsKey(key)：根据指定的键是否在Map中找到返回true或false。
- boolean containsValue(value)：类似于containsKey()方法，它查找指定值而不是键。
- Set keySet()：返回Map中所有键的集合。
- Set entrySet()：返回Map中所有映射的集合。
- Value remove(Object key)：删除指定键的键值对。
- int size()：返回Map的大小，等于Map中存储的键值对数。
2.3 WeakHashMap示例
让我们快速介绍如何创建WeakHashMap以及如何使用上述描述的方法。
//创建WeakHashMap
WeakHashMap<Integer, String> map = new WeakHashMap<>();
//添加元素
map.put(1, "A");
map.put(2, "B");
map.put(3, "C");
System.out.println(map);
//取值
String value = map.get(2);
System.out.println(value);
//判断key是否存在
System.out.println(map.containsKey(3));
System.out.println(map.containsValue("Z"));
//根据key移除键值对
map.remove(3);
System.out.println(map);
//map长度
System.out.println(map.size());
//遍历
for(Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet())
{
System.out.println(entry.getKey() + " :: " + entry.getValue());
}
3. HashMap和WeakHashMap之间的区别
在Java中，对象引用可以具有多种类型。在深入探讨WeakHashMap中的弱键概念之前，让我们先讨论它们。
3.1. 强引用、软引用和弱引用
强引用是我们在正常程序中创建的引用。这些是简单的变量分配。在给定示例中，变量game对String对象（值为“cricket”）具有强引用。
//强引用
String game = "cricket";
任何具有活动强引用的对象都不符合垃圾回收的条件。软引用是显式声明的。具有软引用的对象在JVM即将因OutOfMemoryError而崩溃之前不会被垃圾回收。在回收弱引用对象所持有的内存之前，JVM会进行必要的努力。
在我们将强引用设为null之后，game对象符合垃圾回收的条件，但只有在JVM绝对需要内存时才会被回收。
// game 是强引用
String game = "cricket";
// 将强引用封装为软引用
SoftReference<String> softGame = new SoftReference<>(game);
game = null; //现在它有资格获得GC
弱引用也是显式创建的引用，它在垃圾回收周期发生时会迅速被回收。在以下示例中，当我们将强引用设为null时，game对象可以在下一个垃圾回收周期中被回收，因为没有其他强引用指向它。
// 强引用
String game = "cricket";
// 将强引用封装为弱引用
WeakReference<String> softGame = new WeakReference<>(game);
// 将强引用设为null
game = null; //GC可以随时回收
3.2. WeakHashMap中的垃圾回收行为
如前所述，WeakHashMap将键存储为弱引用。因此，在调用垃圾回收时，其键将符合垃圾回收的条件。
在下面的示例中，我们在Map中存储了两个条目。我们将一个键设为null。在垃圾回收运行后，Map中应该只剩下一个条目。
Map<MapKey, String> map = new WeakHashMap<>();
MapKey key1 = new MapKey("1");
MapKey key2 = new MapKey("2");
map.put(key1, "1");
map.put(key2, "2");
System.out.println(map);
key1 = null; //使其符合GC回收条件
System.gc();
Thread.sleep(10000);
System.out.println(map);
输出：
{MapKey{key='2'}=2, MapKey{key='1'}=1}
{MapKey{key='2'}=2}
可以在WeakHashMap中放置null键或null值。垃圾回收器仅从Map中删除键（即对象）引用为null的条目。另一方面，垃圾回收器不会从WeakHashMap中删除具有null值的键。
4.WeakHashMap用途
我们可以在创建简单的缓存或注册表数据结构中使用WeakHashMap，其中我们想将对象以键值对的形式放入。当从这样的缓存中删除条目时，它将不再在应用程序中需要。
这会定期从内存中删除未使用的对象，从而使内存不会填满我们在应用程序中不再使用的匿名对象。
5.将HashMap转换为WeakHashMap
要从HashMap创建WeakHashMap，可以使用其构造函数new WeakHashMap(hashmap)。
// 创建 HashMap
HashMap<Integer, String> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put(1, "A");
hashMap.put(2, "B");
System.out.println("HashMap : " + hashMap);
//用HashMap创建WeakHashMap
WeakHashMap<Integer, String> weakHashMap = new WeakHashMap<>(hashMap);
System.out.println("WeakHashMap : " + weakHashMap);
输出：
HashMap : {1=A, 2=B}
WeakHashMap : {2=B, 1=A}
6.结论
这就是关于Java中的WeakHashMap的全部内容。我们已经了解了它是什么，以及它与HashMap有何不同。
我们还涵盖了涉及HashMap和WeakHashMap的实际示例以及它们在垃圾回收方面的不同行为。然后我们看到了各种引用类型，以及最后的实际用例。
