Java 集合系列13之 WeakHashMap详细介绍(源码解析)和使用示例

概要

这一章，我们对WeakHashMap进行学习。

我们先对WeakHashMap有个整体认识，然后再学习它的源码，最后再通过实例来学会使用WeakHashMap。
第1部分 WeakHashMap介绍
第2部分 WeakHashMap数据结构
第3部分 WeakHashMap源码解析(基于JDK1.6.0_45)
第4部分 WeakHashMap遍历方式
第5部分 WeakHashMap示例

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第1部分 WeakHashMap介绍

WeakHashMap简介

    WeakHashMap 继承于AbstractMap，实现了Map接口。
    和HashMap一样，WeakHashMap 也是一个散列表，它存储的内容也是键值对(key-value)映射，而且键和值都可以是null。
   不过WeakHashMap的键是“弱键”。在 WeakHashMap 中，当某个键不再正常使用时，会被从WeakHashMap中被自动移除。更精确地说，对于一个给定的键，其映射的存在并不阻止垃圾回收器对该键的丢弃，这就使该键成为可终止的，被终止，然后被回收。某个键被终止时，它对应的键值对也就从映射中有效地移除了。
    这个“弱键”的原理呢？大致上就是，通过WeakReference和ReferenceQueue实现的。 WeakHashMap的key是“弱键”，即是WeakReference类型的；ReferenceQueue是一个队列，它会保存被GC回收的“弱键”。实现步骤是：
    (01) 新建WeakHashMap，将“键值对”添加到WeakHashMap中。
           实际上，WeakHashMap是通过数组table保存Entry(键值对)；每一个Entry实际上是一个单向链表，即Entry是键值对链表。
   (02) 当某“弱键”不再被其它对象引用，并被GC回收时。在GC回收该“弱键”时，这个“弱键”也同时会被添加到ReferenceQueue(queue)队列中。
   (03) 当下一次我们需要操作WeakHashMap时，会先同步table和queue。table中保存了全部的键值对，而queue中保存被GC回收的键值对；同步它们，就是删除table中被GC回收的键值对。
   这就是“弱键”如何被自动从WeakHashMap中删除的步骤了。

和HashMap一样，WeakHashMap是不同步的。可以使用 Collections.synchronizedMap 方法来构造同步的 WeakHashMap。

WeakHashMap的构造函数

WeakHashMap共有4个构造函数,如下：

// 默认构造函数。
WeakHashMap()

// 指定“容量大小”的构造函数
WeakHashMap(int capacity)

// 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数
WeakHashMap(int capacity, float loadFactor)

// 包含“子Map”的构造函数
WeakHashMap(Map<? extends K, ? extends V> map)

WeakHashMap的API

void clear()
Object clone()
boolean containsKey(Object key)
boolean containsValue(Object value)
Set<Entry<K, V>> entrySet()
V get(Object key)
boolean isEmpty()
Set<K> keySet()
V put(K key, V value)
void putAll(Map<? extends K, ? extends V> map)
V remove(Object key)
int size()
Collection<V> values()

第2部分 WeakHashMap数据结构

WeakHashMap的继承关系如下

java.lang.Object
↳     java.util.AbstractMap<K, V>
↳     java.util.WeakHashMap<K, V>

public class WeakHashMap<K,V>
extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V> {}

WeakHashMap与Map关系如下图：



从图中可以看出：
(01) WeakHashMap继承于AbstractMap，并且实现了Map接口。
(02) WeakHashMap是哈希表，但是它的键是"弱键"。WeakHashMap中保护几个重要的成员变量：table, size, threshold, loadFactor, modCount,queue。
　　table是一个Entry[]数组类型，而Entry实际上就是一个单向链表。哈希表的"key-value键值对"都是存储在Entry数组中的。 
　　size是Hashtable的大小，它是Hashtable保存的键值对的数量。 
　　threshold是Hashtable的阈值，用于判断是否需要调整Hashtable的容量。threshold的值="容量*加载因子"。
　　loadFactor就是加载因子。 
　　modCount是用来实现fail-fast机制的
　　queue保存的是“已被GC清除”的“弱引用的键”。

第3部分 WeakHashMap源码解析(基于JDK1.6.0_45)

 下面对WeakHashMap的源码进行说明

package java.util;
import java.lang.ref.WeakReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;

public class WeakHashMap<K,V>
extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V> {

// 默认的初始容量是16，必须是2的幂。
private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

// 最大容量（必须是2的幂且小于2的30次方，传入容量过大将被这个值替换）
private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

// 默认加载因子
private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

// 存储数据的Entry数组，长度是2的幂。
// WeakHashMap是采用拉链法实现的，每一个Entry本质上是一个单向链表
private Entry[] table;

// WeakHashMap的大小，它是WeakHashMap保存的键值对的数量
private int size;

// WeakHashMap的阈值，用于判断是否需要调整WeakHashMap的容量（threshold = 容量*加载因子）
private int threshold;

// 加载因子实际大小
private final float loadFactor;

// queue保存的是“已被GC清除”的“弱引用的键”。
// 弱引用和ReferenceQueue 是联合使用的：如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中
private final ReferenceQueue<K> queue = new ReferenceQueue<K>();

// WeakHashMap被改变的次数
private volatile int modCount;

// 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数
public WeakHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Initial Capacity: "+
initialCapacity);
// WeakHashMap的最大容量只能是MAXIMUM_CAPACITY
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;

if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal Load factor: "+
loadFactor);
// 找出“大于initialCapacity”的最小的2的幂
int capacity = 1;
while (capacity < initialCapacity)
capacity <<= 1;
// 创建Entry数组，用来保存数据
table = new Entry[capacity];
// 设置“加载因子”
this.loadFactor = loadFactor;
// 设置“WeakHashMap阈值”，当WeakHashMap中存储数据的数量达到threshold时，就需要将WeakHashMap的容量加倍。
threshold = (int)(capacity * loadFactor);
}

// 指定“容量大小”的构造函数
public WeakHashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}

// 默认构造函数。
public WeakHashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
}

// 包含“子Map”的构造函数
public WeakHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1, 16),
DEFAULT_LOAD_FACTOR);
// 将m中的全部元素逐个添加到WeakHashMap中
putAll(m);
}

// 键为null的mask值。
// 因为WeakReference中允许“null的key”，若直接插入“null的key”，将其当作弱引用时，会被删除。
// 因此，这里对于“key为null”的清空，都统一替换为“key为NULL_KEY”，“NULL_KEY”是“静态的final常量”。
private static final Object NULL_KEY = new Object();

// 对“null的key”进行特殊处理
private static Object maskNull(Object key) {
return (key == null ? NULL_KEY : key);
}

// 还原对“null的key”的特殊处理
private static <K> K unmaskNull(Object key) {
return (K) (key == NULL_KEY ? null : key);
}

// 判断“x”和“y”是否相等
static boolean eq(Object x, Object y) {
return x == y || x.equals(y);
}

// 返回索引值
// h & (length-1)保证返回值的小于length
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
}

// 清空table中无用键值对。原理如下：
// (01) 当WeakHashMap中某个“弱引用的key”由于没有再被引用而被GC收回时，
//   被回收的“该弱引用key”也被会被添加到"ReferenceQueue(queue)"中。
// (02) 当我们执行expungeStaleEntries时，
//   就遍历"ReferenceQueue(queue)"中的所有key
//   然后就在“WeakReference的table”中删除与“ReferenceQueue(queue)中key”对应的键值对
private void expungeStaleEntries() {
Entry<K,V> e;
while ( (e = (Entry<K,V>) queue.poll()) != null) {
int h = e.hash;
int i = indexFor(h, 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;
e.next = null;  // Help GC
e.value = null; //  "   "
size--;
break;
}
prev = p;
p = next;
}
}
}

// 获取WeakHashMap的table(存放键值对的数组)
private Entry[] getTable() {
// 删除table中“已被GC回收的key对应的键值对”
expungeStaleEntries();
return table;
}

// 获取WeakHashMap的实际大小
public int size() {
if (size == 0)
return 0;
// 删除table中“已被GC回收的key对应的键值对”
expungeStaleEntries();
return size;
}

public boolean isEmpty() {
return size() == 0;
}

// 获取key对应的value
public V get(Object key) {
Object k = maskNull(key);
// 获取key的hash值。
int h = HashMap.hash(k.hashCode());
Entry[] tab = getTable();
int index = indexFor(h, tab.length);
Entry<K,V> e = tab[index];
// 在“该hash值对应的链表”上查找“键值等于key”的元素
while (e != null) {
if (e.hash == h && eq(k, e.get()))
return e.value;
e = e.next;
}
return null;
}

// WeakHashMap是否包含key
public boolean containsKey(Object key) {
return getEntry(key) != null;
}

// 返回“键为key”的键值对
Entry<K,V> getEntry(Object key) {
Object k = maskNull(key);
int h = HashMap.hash(k.hashCode());
Entry[] tab = getTable();
int index = indexFor(h, tab.length);
Entry<K,V> e = tab[index];
while (e != null && !(e.hash == h && eq(k, e.get())))
e = e.next;
return e;
}

// 将“key-value”添加到WeakHashMap中
public V put(K key, V value) {
K k = (K) maskNull(key);
int h = HashMap.hash(k.hashCode());
Entry[] tab = getTable();
int i = indexFor(h, tab.length);

for (Entry<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {
// 若“该key”对应的键值对已经存在，则用新的value取代旧的value。然后退出！
if (h == e.hash && eq(k, e.get())) {
V oldValue = e.value;
if (value != oldValue)
e.value = value;
return oldValue;
}
}

// 若“该key”对应的键值对不存在于WeakHashMap中，则将“key-value”添加到table中
modCount++;
Entry<K,V> e = tab[i];
tab[i] = new Entry<K,V>(k, value, queue, h, e);
if (++size >= threshold)
resize(tab.length * 2);
return null;
}

// 重新调整WeakHashMap的大小，newCapacity是调整后的单位
void resize(int newCapacity) {
Entry[] oldTable = getTable();
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}

// 新建一个newTable，将“旧的table”的全部元素添加到“新的newTable”中，
// 然后，将“新的newTable”赋值给“旧的table”。
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
transfer(oldTable, newTable);
table = newTable;

if (size >= threshold / 2) {
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
} else {
// 删除table中“已被GC回收的key对应的键值对”
expungeStaleEntries();
transfer(newTable, oldTable);
table = oldTable;
}
}

// 将WeakHashMap中的全部元素都添加到newTable中
private void transfer(Entry[] src, Entry[] dest) {
for (int j = 0; j < src.length; ++j) {
Entry<K,V> e = src[j];
src[j] = null;
while (e != null) {
Entry<K,V> next = e.next;
Object key = e.get();
if (key == null) {
e.next = null;  // Help GC
e.value = null; //  "   "
size--;
} else {
int i = indexFor(e.hash, dest.length);
e.next = dest[i];
dest[i] = e;
}
e = next;
}
}
}

// 将"m"的全部元素都添加到WeakHashMap中
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
int numKeysToBeAdded = m.size();
if (numKeysToBeAdded == 0)
return;

// 计算容量是否足够，
// 若“当前实际容量 < 需要的容量”，则将容量x2。
if (numKeysToBeAdded > threshold) {
int targetCapacity = (int)(numKeysToBeAdded / loadFactor + 1);
if (targetCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
targetCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
int newCapacity = table.length;
while (newCapacity < targetCapacity)
newCapacity <<= 1;
if (newCapacity > table.length)
resize(newCapacity);
}

// 将“m”中的元素逐个添加到WeakHashMap中。
for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet())
put(e.getKey(), e.getValue());
}

// 删除“键为key”元素
public V remove(Object key) {
Object k = maskNull(key);
// 获取哈希值。
int h = HashMap.hash(k.hashCode());
Entry[] tab = getTable();
int i = indexFor(h, tab.length);
Entry<K,V> prev = tab[i];
Entry<K,V> e = prev;

// 删除链表中“键为key”的元素
// 本质是“删除单向链表中的节点”
while (e != null) {
Entry<K,V> next = e.next;
if (h == e.hash && eq(k, e.get())) {
modCount++;
size--;
if (prev == e)
tab[i] = next;
else
prev.next = next;
return e.value;
}
prev = e;
e = next;
}

return null;
}

// 删除“键值对”
Entry<K,V> removeMapping(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return null;
Entry[] tab = getTable();
Map.Entry entry = (Map.Entry)o;
Object k = maskNull(entry.getKey());
int h = HashMap.hash(k.hashCode());
int i = indexFor(h, tab.length);
Entry<K,V> prev = tab[i];
Entry<K,V> e = prev;

// 删除链表中的“键值对e”
// 本质是“删除单向链表中的节点”
while (e != null) {
Entry<K,V> next = e.next;
if (h == e.hash && e.equals(entry)) {
modCount++;
size--;
if (prev == e)
tab[i] = next;
else
prev.next = next;
return e;
}
prev = e;
e = next;
}

return null;
}

// 清空WeakHashMap，将所有的元素设为null
public void clear() {
while (queue.poll() != null)
;

modCount++;
Entry[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length; ++i)
tab[i] = null;
size = 0;

while (queue.poll() != null)
;
}

// 是否包含“值为value”的元素
public boolean containsValue(Object value) {
// 若“value为null”，则调用containsNullValue()查找
if (value==null)
return containsNullValue();

// 若“value不为null”，则查找WeakHashMap中是否有值为value的节点。
Entry[] tab = getTable();
for (int i = tab.length ; i-- > 0 ;)
for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
if (value.equals(e.value))
return true;
return false;
}

// 是否包含null值
private boolean containsNullValue() {
Entry[] tab = getTable();
for (int i = tab.length ; i-- > 0 ;)
for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
if (e.value==null)
return true;
return false;
}

// Entry是单向链表。
// 它是 “WeakHashMap链式存储法”对应的链表。
// 它实现了Map.Entry 接口，即实现getKey(), getValue(), setValue(V value), equals(Object o), hashCode()这些函数
private static class Entry<K,V> extends WeakReference<K> implements Map.Entry<K,V> {
private V value;
private final int hash;
// 指向下一个节点
private Entry<K,V> next;

// 构造函数。
Entry(K key, V value,
ReferenceQueue<K> queue,
int hash, Entry<K,V> next) {
super(key, queue);
this.value = value;
this.hash  = hash;
this.next  = next;
}

public K getKey() {
return WeakHashMap.<K>unmaskNull(get());
}

public V getValue() {
return value;
}

public V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}

// 判断两个Entry是否相等
// 若两个Entry的“key”和“value”都相等，则返回true。
// 否则，返回false
public boolean equals(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry e = (Map.Entry)o;
Object k1 = getKey();
Object k2 = e.getKey();
if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
Object v1 = getValue();
Object v2 = e.getValue();
if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
return true;
}
return false;
}

// 实现hashCode()
public int hashCode() {
Object k = getKey();
Object v = getValue();
return  ((k==null ? 0 : k.hashCode()) ^
(v==null ? 0 : v.hashCode()));
}

public String toString() {
return getKey() + "=" + getValue();
}
}

// HashIterator是WeakHashMap迭代器的抽象出来的父类，实现了公共了函数。
// 它包含“key迭代器(KeyIterator)”、“Value迭代器(ValueIterator)”和“Entry迭代器(EntryIterator)”3个子类。
private abstract class HashIterator<T> implements Iterator<T> {
// 当前索引
int index;
// 当前元素
Entry<K,V> entry = null;
// 上一次返回元素
Entry<K,V> lastReturned = null;
// expectedModCount用于实现fast-fail机制。
int expectedModCount = modCount;

// 下一个键(强引用)
Object nextKey = null;

// 当前键(强引用)
Object currentKey = null;

// 构造函数
HashIterator() {
index = (size() != 0 ? table.length : 0);
}

// 是否存在下一个元素
public boolean hasNext() {
Entry[] t = table;

// 一个Entry就是一个单向链表
// 若该Entry的下一个节点不为空，就将next指向下一个节点;
// 否则，将next指向下一个链表(也是下一个Entry)的不为null的节点。
while (nextKey == null) {
Entry<K,V> e = entry;
int i = index;
while (e == null && i > 0)
e = t[--i];
entry = e;
index = i;
if (e == null) {
currentKey = null;
return false;
}
nextKey = e.get(); // hold on to key in strong ref
if (nextKey == null)
entry = entry.next;
}
return true;
}

// 获取下一个元素
protected Entry<K,V> nextEntry() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
if (nextKey == null && !hasNext())
throw new NoSuchElementException();

lastReturned = entry;
entry = entry.next;
currentKey = nextKey;
nextKey = null;
return lastReturned;
}

// 删除当前元素
public void remove() {
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException();
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();

WeakHashMap.this.remove(currentKey);
expectedModCount = modCount;
lastReturned = null;
currentKey = null;
}

}

// value的迭代器
private class ValueIterator extends HashIterator<V> {
public V next() {
return nextEntry().value;
}
}

// key的迭代器
private class KeyIterator extends HashIterator<K> {
public K next() {
return nextEntry().getKey();
}
}

// Entry的迭代器
private class EntryIterator extends HashIterator<Map.Entry<K,V>> {
public Map.Entry<K,V> next() {
return nextEntry();
}
}

// WeakHashMap的Entry对应的集合
private transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet = null;

// 返回“key的集合”，实际上返回一个“KeySet对象”
public Set<K> keySet() {
Set<K> ks = keySet;
return (ks != null ? ks : (keySet = new KeySet()));
}

// Key对应的集合
// KeySet继承于AbstractSet，说明该集合中没有重复的Key。
private class KeySet extends AbstractSet<K> {
public Iterator<K> iterator() {
return new KeyIterator();
}

public int size() {
return WeakHashMap.this.size();
}

public boolean contains(Object o) {
return containsKey(o);
}

public boolean remove(Object o) {
if (containsKey(o)) {
WeakHashMap.this.remove(o);
return true;
}
else
return false;
}

public void clear() {
WeakHashMap.this.clear();
}
}

// 返回“value集合”，实际上返回的是一个Values对象
public Collection<V> values() {
Collection<V> vs = values;
return (vs != null ?  vs : (values = new Values()));
}

// “value集合”
// Values继承于AbstractCollection，不同于“KeySet继承于AbstractSet”，
// Values中的元素能够重复。因为不同的key可以指向相同的value。
private class Values extends AbstractCollection<V> {
public Iterator<V> iterator() {
return new ValueIterator();
}

public int size() {
return WeakHashMap.this.size();
}

public boolean contains(Object o) {
return containsValue(o);
}

public void clear() {
WeakHashMap.this.clear();
}
}

// 返回“WeakHashMap的Entry集合”
// 它实际是返回一个EntrySet对象
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
Set<Map.Entry<K,V>> es = entrySet;
return es != null ? es : (entrySet = new EntrySet());
}

// EntrySet对应的集合
// EntrySet继承于AbstractSet，说明该集合中没有重复的EntrySet。
private class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
return new EntryIterator();
}

// 是否包含“值(o)”
public boolean contains(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry e = (Map.Entry)o;
Object k = e.getKey();
Entry candidate = getEntry(e.getKey());
return candidate != null && candidate.equals(e);
}

// 删除“值(o)”
public boolean remove(Object o) {
return removeMapping(o) != null;
}

// 返回WeakHashMap的大小
public int size() {
return WeakHashMap.this.size();
}

// 清空WeakHashMap
public void clear() {
WeakHashMap.this.clear();
}

// 拷贝函数。将WeakHashMap中的全部元素都拷贝到List中
private List<Map.Entry<K,V>> deepCopy() {
List<Map.Entry<K,V>> list = new ArrayList<Map.Entry<K,V>>(size());
for (Map.Entry<K,V> e : this)
list.add(new AbstractMap.SimpleEntry<K,V>(e));
return list;
}

// 返回Entry对应的Object[]数组
public Object[] toArray() {
return deepCopy().toArray();
}

// 返回Entry对应的T[]数组(T[]我们新建数组时，定义的数组类型)
public <T> T[] toArray(T[] a) {
return deepCopy().toArray(a);
}
}
}

说明：WeakHashMap和HashMap都是通过"拉链法"实现的散列表。它们的源码绝大部分内容都一样，这里就只是对它们不同的部分就是说明。

    WeakReference是“弱键”实现的哈希表。它这个“弱键”的目的就是：实现对“键值对”的动态回收。当“弱键”不再被使用到时，GC会回收它，WeakReference也会将“弱键”对应的键值对删除。
    “弱键”是一个“弱引用(WeakReference)”，在Java中，WeakReference和ReferenceQueue 是联合使用的。在WeakHashMap中亦是如此：如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。 接着，WeakHashMap会根据“引用队列”，来删除“WeakHashMap中已被GC回收的‘弱键’对应的键值对”。
    另外，理解上面思想的重点是通过 expungeStaleEntries() 函数去理解。

第3部分 WeakHashMap源码解析(基于JDK1.6.0_45)

 下面对WeakHashMap的源码进行说明

 

第4部分 WeakHashMap遍历方式

4.1 遍历WeakHashMap的键值对

第一步：根据entrySet()获取WeakHashMap的“键值对”的Set集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。

// 假设map是WeakHashMap对象
// map中的key是String类型，value是Integer类型
Integer integ = null;
Iterator iter = map.entrySet().iterator();
while(iter.hasNext()) {
Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();
// 获取key
key = (String)entry.getKey();
// 获取value
integ = (Integer)entry.getValue();
}

4.2 遍历WeakHashMap的键

第一步：根据keySet()获取WeakHashMap的“键”的Set集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。

// 假设map是WeakHashMap对象
// map中的key是String类型，value是Integer类型
String key = null;
Integer integ = null;
Iterator iter = map.keySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
// 获取key
key = (String)iter.next();
// 根据key，获取value
integ = (Integer)map.get(key);
}

4.3 遍历WeakHashMap的值

第一步：根据value()获取WeakHashMap的“值”的集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。

// 假设map是WeakHashMap对象
// map中的key是String类型，value是Integer类型
Integer value = null;
Collection c = map.values();
Iterator iter= c.iterator();
while (iter.hasNext()) {
value = (Integer)iter.next();
}

WeakHashMap遍历测试程序如下：
import java.util.Map;
import java.util.Random;
import java.util.Iterator;
import java.util.WeakHashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Collection;

/*
* @desc 遍历WeakHashMap的测试程序。
* (01) 通过entrySet()去遍历key、value，参考实现函数：
* iteratorHashMapByEntryset()
* (02) 通过keySet()去遍历key、value，参考实现函数：
* iteratorHashMapByKeyset()
* (03) 通过values()去遍历value，参考实现函数：
* iteratorHashMapJustValues()
*
* @author skywang
*/
public class WeakHashMapIteratorTest {

public static void main(String[] args) {
int val = 0;
String key = null;
Integer value = null;
Random r = new Random();
WeakHashMap map = new WeakHashMap();

for (int i=0; i<12; i++) {
// 随机获取一个[0,100)之间的数字
val = r.nextInt(100);

key = String.valueOf(val);
value = r.nextInt(5);
// 添加到WeakHashMap中
map.put(key, value);
System.out.println(" key:"+key+" value:"+value);
}
// 通过entrySet()遍历WeakHashMap的key-value
iteratorHashMapByEntryset(map) ;

// 通过keySet()遍历WeakHashMap的key-value
iteratorHashMapByKeyset(map) ;

// 单单遍历WeakHashMap的value
iteratorHashMapJustValues(map);
}

/*
* 通过entry set遍历WeakHashMap
* 效率高!
*/
private static void iteratorHashMapByEntryset(WeakHashMap map) {
if (map == null)
return ;

System.out.println("\niterator WeakHashMap By entryset");
String key = null;
Integer integ = null;
Iterator iter = map.entrySet().iterator();
while(iter.hasNext()) {
Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();

key = (String)entry.getKey();
integ = (Integer)entry.getValue();
System.out.println(key+" -- "+integ.intValue());
}
}

/*
* 通过keyset来遍历WeakHashMap
* 效率低!
*/
private static void iteratorHashMapByKeyset(WeakHashMap map) {
if (map == null)
return ;

System.out.println("\niterator WeakHashMap By keyset");
String key = null;
Integer integ = null;
Iterator iter = map.keySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
key = (String)iter.next();
integ = (Integer)map.get(key);
System.out.println(key+" -- "+integ.intValue());
}
}

/*
* 遍历WeakHashMap的values
*/
private static void iteratorHashMapJustValues(WeakHashMap map) {
if (map == null)
return ;

Collection c = map.values();
Iterator iter= c.iterator();
while (iter.hasNext()) {
System.out.println(iter.next());
}
}
}

第5部分 WeakHashMap示例

下面通过实例来学习如何使用WeakHashMap

import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.WeakHashMap;
import java.util.Date;
import java.lang.ref.WeakReference;

/**
* @desc WeakHashMap测试程序
*
* @author skywang
* @email kuiwu-wang@163.com
*/
public class WeakHashMapTest {

public static void main(String[] args) throws Exception {
testWeakHashMapAPIs();
}

private static void testWeakHashMapAPIs() {
// 初始化3个“弱键”
String w1 = new String("one");
String w2 = new String("two");
String w3 = new String("three");
// 新建WeakHashMap
Map wmap = new WeakHashMap();

// 添加键值对
wmap.put(w1, "w1");
wmap.put(w2, "w2");
wmap.put(w3, "w3");

// 打印出wmap
System.out.printf("\nwmap:%s\n",wmap );

// containsKey(Object key) :是否包含键key
System.out.printf("contains key two : %s\n",wmap.containsKey("two"));
System.out.printf("contains key five : %s\n",wmap.containsKey("five"));

// containsValue(Object value) :是否包含值value
System.out.printf("contains value 0 : %s\n",wmap.containsValue(new Integer(0)));

// remove(Object key) ： 删除键key对应的键值对
wmap.remove("three");

System.out.printf("wmap: %s\n",wmap );

// ---- 测试 WeakHashMap 的自动回收特性 ----

// 将w1设置null。
// 这意味着“弱键”w1再没有被其它对象引用，调用gc时会回收WeakHashMap中与“w1”对应的键值对
w1 = null;
// 内存回收。这里，会回收WeakHashMap中与“w1”对应的键值对
System.gc();

// 遍历WeakHashMap
Iterator iter = wmap.entrySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
Map.Entry en = (Map.Entry)iter.next();
System.out.printf("next : %s - %s\n",en.getKey(),en.getValue());
}
// 打印WeakHashMap的实际大小
System.out.printf(" after gc WeakHashMap size:%s\n", wmap.size());
}
}

运行结果： 

wmap:{three=w3, one=w1, two=w2}
contains key two : true
contains key five : false
contains value 0 : false
wmap: {one=w1, two=w2}
next : two - w2
after gc WeakHashMap size:1

第3部分 WeakHashMap源码解析(基于JDK1.6.0_45)

 下面对WeakHashMap的源码进行说明