Java WeakHashMap 详解：原理、用法与与 HashMap 的关键差异

Java WeakHashMap

全面指南 Java WeakHashMap，涵盖创建、与 HashMap 核心差异、实战示例及关键方法。

WeakHashMap 类属于 Java 集合框架，实现 Map 接口。它表现如普通哈希表，但键以 弱引用 存储，当键不再被强引用时，垃圾回收器可回收其内存。

注意：WeakHashMap 的键包裹在 WeakReference 对象中。

若程序不再持有键对象的强引用，弱引用可被垃圾回收。

创建 WeakHashMap

先导入 java.util.WeakHashMap：

import java.util.WeakHashMap;

再实例化，可选指定初始容量和负载因子：

// 容量 8、负载因子 0.6 的 WeakHashMap
WeakHashMap<Key, Value> numbers = new WeakHashMap<>(8, 0.6);

参数：

• capacity — 扩容前可容纳的条目数。默认 16。
• loadFactor — 扩容阈值。默认 0.75。

无参数时使用默认值：

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

HashMap 与 WeakHashMap 的差异

两者均实现 Map，核心区别在于引用强度：

• HashMap — 键为强引用；条目持久存在直到显式移除。
• WeakHashMap — 键为弱引用；键不可达时条目自动消失。

演示行为差异的示例：

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);
        // 置空键引用
        two = null;
        System.gc();
        System.out.println("GC 后的 WeakHashMap: " + numbers);
    }
}

输出：

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

"Two" 条目消失，因其键不再强可达。对比 HashMap 会保留条目：

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("GC 后的 HashMap: " + numbers);
    }
}

输出：

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

因此，当你希望 Map 自动释放未使用键占用的内存时，WeakHashMap 是理想选择。

从其他 Map 转换

用现有 Map 实例化 WeakHashMap 以复制条目：

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);
    }
}

输出：

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

WeakHashMap 的关键方法

以下为最常用操作精选。

插入条目

• put(key, value) — 添加映射。
• putAll(map) — 合并另一个 Map。
• putIfAbsent(key, value) — 键缺失时才插入。

示例：

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);
    }
}

输出：

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

访问条目

通过以下方式获取数据：

• get(key) — 返回值或 null（缺失时）。
• getOrDefault(key, default) — 键缺失时返回默认值。
• entrySet()、keySet()、values() — 遍历条目、键或值。

示例：

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));
    }
}

输出：

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

移除条目

• remove(key) — 移除并返回值。
• remove(key, value) — 仅当当前映射匹配提供的值时移除。
• clear() — 清空 Map。
• containsKey(key)、containsValue(value)、size()、isEmpty()

示例：

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("移除的值: " + removed);
        boolean removedIf = numbers.remove("One", 3);
        System.out.println("是否移除 {One=3}? " + removedIf);
        System.out.println("移除后: " + numbers);
    }
}

输出：

Map: {Two=2, One=1}
移除的值: 2
是否移除 {One=3}? false
移除后: {One=1}

其他工具方法

深入了解请参阅官方 Java WeakHashMap 文档。