Java for Beginner

WeakHashMap, особенности использования

WeakHashMap — это реализация интерфейса Map, которая использует слабые ссылки на ключи. Эта структура данных особенно полезна для кеширования, где не требуется жесткая ссылка на ключи, и объекты могут быть автоматически удалены сборщиком мусора, когда они больше не используются. Рассмотрим подробно особенности и использование WeakHashMap.

Основные особенности WeakHashMap

Слабые ссылки: Ключи в WeakHashMap хранятся как слабые ссылки. Это значит, что если на объект-ключ нет жестких ссылок из других объектов, то он может быть удален сборщиком мусора.
Автоматическое удаление: При удалении ключа сборщиком мусора, соответствующая пара ключ-значение также удаляется из карты.
Потокобезопасность: WeakHashMap не является потокобезопасной и требует внешней синхронизации при доступе из нескольких потоков.

Внутреннее устройство WeakHashMap

WeakHashMap основан на массиве сегментов (bucket), где каждая ячейка массива может содержать связанный список элементов, как в HashMap. Однако, ключи хранятся в виде слабых ссылок (WeakReference), что позволяет сборщику мусора удалять их при необходимости.

Примеры использования WeakHashMap

Создание и добавление элементов

import java.util.WeakHashMap;
import java.util.Map;

public class WeakHashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        WeakHashMap<String, String> weakMap = new WeakHashMap<>();
        
        String key1 = new String("key1");
        String key2 = new String("key2");
        
        weakMap.put(key1, "value1");
        weakMap.put(key2, "value2");

        System.out.println("Before GC: " + weakMap);
        
        key1 = null;
        System.gc();
        
        // Подождем немного, чтобы GC мог удалить key1
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("After GC: " + weakMap);
    }
}

Основные методы WeakHashMap

Метод put

Добавляет пару ключ-значение в карту.

WeakHashMap<String, Integer> map = new WeakHashMap<>();
map.put("Apple", 50);
map.put("Banana", 30);

Метод get

Возвращает значение, связанное с указанным ключом.

Integer value = map.get("Apple");
System.out.println("Value for key 'Apple': " + value);

Метод remove

Удаляет запись по ключу и возвращает удаленное значение.

Integer removedValue = map.remove("Banana");
System.out.println("Removed value: " + removedValue);

Метод containsKey

Проверяет, содержится ли ключ в карте.

boolean contains = map.containsKey("Apple");
System.out.println("Contains key 'Apple': " + contains);

Метод containsValue

Проверяет, содержится ли значение в карте.

boolean containsValue = map.containsValue(50);
System.out.println("Contains value 50: " + containsValue);

Метод size

Возвращает количество элементов в карте.

int size = map.size();
System.out.println("Size of the map: " + size);

Метод isEmpty

Проверяет, пуста ли карта.

boolean isEmpty = map.isEmpty();
System.out.println("Is the map empty: " + isEmpty);

Метод clear

Очищает карту, удаляя все элементы.

map.clear();
System.out.println("Size after clear: " + map.size());

Особенности использования WeakHashMap

Кеширование
WeakHashMap идеально подходит для кеширования данных, которые можно восстанавливать, если они удалены сборщиком мусора. Например, кеширование изображений в приложении, где изображения могут быть загружены повторно, если они были удалены.

Автоматическое удаление
В ситуациях, когда необходимо автоматически удалять элементы карты при отсутствии ссылок на ключи, WeakHashMap будет полезен. Например, для ассоциации метаданных с объектами без предотвращения их сборки мусора.

Полезные ссылки для более полного ознакомления с WeakHashMap (спасибо авторам за их кропотливую работу):
https://www.baeldung.com/java-weakhashmap
https://javarush.com/quests/lectures/questservlets.level18.lecture08

#Java #Training #Medium #WeakHashMap

JavaRush

Курс All lectures for ru purposes - Лекция: Работа с WeakHashMap

Знакомство с WeakHashMap. Методы в WeakHashMap. Примеры использования. Сравнение HashMap и WeakHashMap.

175 viewsДен, 05:16

Java for Beginner

Внутреннее устройство WeakHashMap

Основные компоненты

Бакеты:

WeakHashMap использует массив бакетов для хранения элементов. Каждый бакет представляет собой связанный список, который хранит элементы с одинаковым значением хэш-кода (коллизии).

Слабые ссылки (Weak References):

Ключи в WeakHashMap хранятся в виде слабых ссылок (java.lang.ref.WeakReference). Это означает, что ключи могут быть удалены сборщиком мусора, если на них больше нет жестких ссылок.

Структура записи (Entry):

Каждый элемент в WeakHashMap представлен экземпляром внутреннего класса WeakHashMap.Entry. Этот класс расширяет WeakReference<K> и содержит дополнительные поля для значения (V) и ссылки на следующий элемент в связанном списке (для коллизий).

Сборка мусора:

Сборщик мусора удаляет записи, ключи которых больше не используются. После удаления элемента его запись в бакете становится недействительной и удаляется при следующем доступе или изменении карты.

Механизм работы

Хэширование:

При добавлении элемента в карту ключ хэшируется, и результат используется для определения бакета, в который будет помещен элемент.

Добавление элементов:

Новый элемент добавляется в соответствующий бакет. Если бакет уже содержит элементы с одинаковым хэш-кодом, новый элемент добавляется в конец связанного списка.

Удаление элементов:

Когда ключ становится недоступным для приложения (не имеет жестких ссылок), сборщик мусора удаляет его запись из памяти. WeakHashMap автоматически удаляет такие записи при следующем доступе или модификации.

Примеры использования

Пример 1: Простой пример использования WeakHashMap

import java.util.WeakHashMap;

public class WeakHashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        WeakHashMap<String, String> map = new WeakHashMap<>();

        String key1 = new String("key1");
        String value1 = "value1";
        map.put(key1, value1);

        String key2 = new String("key2");
        String value2 = "value2";
        map.put(key2, value2);

        System.out.println("Map before GC: " + map);

        // Убираем жесткие ссылки на ключи
        key1 = null;
        key2 = null;

        // Вызываем сборщик мусора
        System.gc();

        // Небольшая задержка для того, чтобы сборщик мусора успел сработать
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("Map after GC: " + map);
    }
}

В этом примере мы создаем WeakHashMap и добавляем в нее две пары ключ-значение. Затем убираем жесткие ссылки на ключи и вызываем сборщик мусора. После сборки мусора элементы с ключами, на которые больше нет жестких ссылок, удаляются из карты.

Пример 2: Использование WeakHashMap для кеширования
WeakHashMap часто используется для кеширования данных, которые могут быть автоматически удалены, когда они больше не нужны. Это позволяет эффективно управлять памятью.

import java.util.WeakHashMap;

public class ImageCache {
    private WeakHashMap<String, byte[]> cache = new WeakHashMap<>();

    public byte[] getImage(String imageName) {
        byte[] image = cache.get(imageName);
        if (image == null) {
            image = loadImageFromDisk(imageName);
            cache.put(imageName, image);
        }
        return image;
    }

    private byte[] loadImageFromDisk(String imageName) {
        // Заглушка для примера, возвращаем пустой массив
        return new byte[0];
    }

    public static void main(String[] args) {
        ImageCache imageCache = new ImageCache();
        byte[] image1 = imageCache.getImage("image1.png");
        byte[] image2 = imageCache.getImage("image2.png");

        System.out.println("Image1 loaded: " + (image1 != null));
        System.out.println("Image2 loaded: " + (image2 != null));
    }
}

#Java #Training #Medium #WeakHashMap

190 viewsДен, 13:29

About

Blog

Apps

Platform