Java WeakHashMap: понимание, использование и ключевые отличия

Java WeakHashMap

Подробное руководство по Java WeakHashMap, охватывающее его создание, ключевые отличия от HashMap, практические примеры и основные методы.

Класс WeakHashMap является частью Java Collections Framework и реализует интерфейс Map. Он ведёт себя как обычная хеш-таблица, но хранит ключи как слабые ссылки, позволяя им быть собранными сборщиком мусора, когда они больше не используются.

Примечание: Ключи в WeakHashMap обёрнуты в объекты WeakReference.

Слабая ссылка может быть собрана сборщиком мусора, если программа больше не держит сильную ссылку на объект-ключ.

---

Создание WeakHashMap

Сначала импортируйте java.util.WeakHashMap:

import java.util.WeakHashMap;

Затем создайте экземпляр, опционально указывая начальную ёмкость и коэффициент загрузки:

// WeakHashMap с ёмкостью 8 и коэффициентом загрузки 0.6
WeakHashMap<Key, Value> numbers = new WeakHashMap<>(8, 0.6);

Параметры:

• capacity — количество записей, которые карта может содержать до ресайза. По умолчанию 16.
• loadFactor — порог расширения карты. По умолчанию 0.75.

Когда параметры не указаны, применяются значения по умолчанию:

WeakHashMap<Key, Value> numbers = new WeakHashMap<>();

---

HashMap против WeakHashMap

Хотя оба реализуют Map, ключевое различие в силе ссылок:

• HashMap — ключи являются сильными ссылками; записи существуют до явного удаления.
• WeakHashMap — ключи являются слабыми ссылками; записи исчезают, когда ключ больше не достижим.

Пример, демонстрирующее поведение:

import java.util.WeakHashMap;
class Main {
    public static void main(String[] args) {
        WeakHashMap<String, Integer> numbers = new WeakHashMap<>();
        String two = new String("Two");
        Integer twoValue = 2;
        String four = new String("Four");
        Integer fourValue = 4;
        numbers.put(two, twoValue);
        numbers.put(four, fourValue);
        System.out.println("WeakHashMap: " + numbers);
        // Обнуляем ссылку на ключ two
        two = null;
        System.gc();
        System.out.println("WeakHashMap after GC: " + numbers);
    }
}

Вывод:

WeakHashMap: {Four=4, Two=2} WeakHashMap after GC: {Four=4}

Запись для "Two" исчезает, потому что её ключ больше не сильно достижим. В отличие от этого, HashMap удерживал бы запись:

import java.util.HashMap;
class Main {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, Integer> numbers = new HashMap<>();
        String two = new String("Two");
        Integer twoValue = 2;
        String four = new String("Four");
        Integer fourValue = 4;
        numbers.put(two, twoValue);
        numbers.put(four, fourValue);
        System.out.println("HashMap: " + numbers);
        two = null;
        System.gc();
        System.out.println("HashMap after GC: " + numbers);
    }
}

Вывод:

HashMap: {Four=4, Two=2} HashMap after GC: {Four=4, Two=2}

Таким образом, WeakHashMap идеален, когда нужно, чтобы карта автоматически освобождала память, связанную с неиспользуемыми ключами.

---

Преобразование из другой карты

Создайте WeakHashMap из существующей карты для копирования её записей:

import java.util.HashMap;
import java.util.WeakHashMap;
class Main {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, Integer> evenNumbers = new HashMap<>();
        String two = new String("Two");
        evenNumbers.put(two, 2);
        System.out.println("HashMap: " + evenNumbers);
        WeakHashMap<String, Integer> numbers = new WeakHashMap<>(evenNumbers);
        System.out.println("WeakHashMap: " + numbers);
    }
}

Вывод:

HashMap: {Two=2} WeakHashMap: {Two=2}

---

Ключевые методы WeakHashMap

Ниже приведен выбор наиболее часто используемых операций.

Вставка записей

• put(key, value) — добавляет отображение.
• putAll(map) — объединяет другую карту.
• putIfAbsent(key, value) — вставляет только если ключ отсутствует.

Пример:

import java.util.WeakHashMap;
class Main {
    public static void main(String[] args) {
        WeakHashMap<String, Integer> evenNumbers = new WeakHashMap<>();
        evenNumbers.put(new String("Two"), 2);
        evenNumbers.putIfAbsent(new String("Four"), 4);
        System.out.println("Even numbers: " + evenNumbers);
        WeakHashMap<String, Integer> numbers = new WeakHashMap<>();
        numbers.put(new String("One"), 1);
        numbers.putAll(evenNumbers);
        System.out.println("All numbers: " + numbers);
    }
}

Вывод:

Even numbers: {Four=4, Two=2} All numbers: {Two=2, Four=4, One=1}

Доступ к записям

Получите данные через:

• get(key) — возвращает значение или null, если отсутствует.
• getOrDefault(key, default) — возвращает значение по умолчанию, когда ключ отсутствует.
• entrySet(), keySet(), values() — итерация по записям, ключам или значениям.

Пример:

import java.util.WeakHashMap;
class Main {
    public static void main(String[] args) {
        WeakHashMap<String, Integer> numbers = new WeakHashMap<>();
        numbers.put(new String("One"), 1);
        numbers.put(new String("Two"), 2);
        System.out.println("Map: " + numbers);
        System.out.println("Entry set: " + numbers.entrySet());
        System.out.println("Keys: " + numbers.keySet());
        System.out.println("Values: " + numbers.values());
        System.out.println("Get Two: " + numbers.get("Two"));
        System.out.println("GetOrDefault Four: " + numbers.getOrDefault("Four", 4));
    }
}

Вывод:

Map: {Two=2, One=1} Entry set: [Two=2, One=1] Keys: [Two, One] Values: [1, 2] Get Two: 2 GetOrDefault Four: 4

Удаление записей

• remove(key) — удаляет и возвращает значение.
• remove(key, value) — удаляет только если текущее отображение совпадает с предоставленным значением.
• clear() — очищает карту.
• containsKey(key), containsValue(value), size(), isEmpty()

Пример:

import java.util.WeakHashMap;
class Main {
    public static void main(String[] args) {
        WeakHashMap<String, Integer> numbers = new WeakHashMap<>();
        numbers.put(new String("One"), 1);
        numbers.put(new String("Two"), 2);
        System.out.println("Map: " + numbers);
        int removed = numbers.remove("Two");
        System.out.println("Removed value: " + removed);
        boolean removedIf = numbers.remove("One", 3);
        System.out.println("Removed {One=3}? " + removedIf);
        System.out.println("After removal: " + numbers);
    }
}

Вывод:

Map: {Two=2, One=1} Removed value: 2 Removed {One=3}? false After removal: {One=1}

---

Дополнительные утилиты

Метод	Описание
clear()	Удаляет все записи.
containsKey(key)	Проверяет существование ключа.
containsValue(value)	Проверяет наличие значения.
size()	Возвращает количество записей.
isEmpty()	Возвращает true, если карта не имеет записей.

Для более глубокого погружения обратитесь к официальной документации Java WeakHashMap.