java - 迭代 WeakHashMap

Question

我同时使用了 WeakHashMap。我想基于一个 Integer 参数实现细粒度的锁定；如果线程 A 需要修改由 Integer a 标识的资源，而线程 B 需要修改由 Integer b 标识的资源，则它们不需要同步。但是，如果有两个线程使用同一个资源，比如说线程 C 也在使用由 Integer a 标识的资源，那么当然线程 A 和 C 需要在同一个锁上同步。

当没有更多线程需要 ID 为 X 的资源时，可以移除映射中针对 key=X 的锁。但是此时可能会有另一个线程进来，尝试使用ID=X的Map中的锁，所以我们需要在加锁/拔锁时进行全局同步。 (这是唯一一个每个线程都必须同步的地方，无论 Integer 参数如何)但是，线程无法知道何时移除锁，因为它不知道它是最后一个使用锁的线程。

这就是我使用 Wea​​kHashMap 的原因:当不再使用 ID 时，可以在 GC 需要时删除键值对。

为了确保我对现有条目的键具有强引用，并且正是构成映射键的对象引用，我需要迭代映射的键集:

synchronized (mrLocks){
    // ... do other stuff
    for (Integer entryKey : mrLocks.keySet()) {
        if (entryKey.equals(id)) {
            key = entryKey;
            break;
        }
    }
    // if key==null, no thread has a strong reference to the Integer
    // key, so no thread is doing work on resource with id, so we can
    // add a mapping (new Integer(id) => new ReentrantLock()) here as
    // we are in a synchronized block. We must keep a strong reference
    // to the newly created Integer, because otherwise the id-lock mapping
    // may already have been removed by the time we start using it, and 
    // then other threads will not use the same Lock object for this
    // resource
}

现在，Map 的内容可以在迭代时改变吗？我认为不是，因为通过调用 mrLocks.keySet()，我为迭代范围创建了对所有键的强引用。对吗？

Answer 1

由于 API 没有对 keySet() 进行断言，我建议这样使用缓存:

private static Map<Integer, Reference<Integer>> lockCache = Collections.synchronizedMap(new WeakHashMap<>());

public static Object getLock(Integer i)
{
    Integer monitor = null;
    synchronized(lockCache) {
        Reference<Integer> old = lockCache.get(i);
        if (old != null)
            monitor = old.get();

        // if no monitor exists yet
        if (monitor == null) {
            /* clone i for avoiding strong references 
               to the map's key besides the Object returend 
               by this method.
            */ 
            monitor = new Integer(i);
            lockCache.remove(monitor); //just to be sure
            lockCache.put(monitor, new WeakReference<>(monitor));
        }

    }

    return monitor;
}

通过这种方式，您在锁定监视器( key 本身)的同时持有对监视器的引用，并允许 GC 在不再使用它时完成它。

编辑:
在评论中讨论了有效载荷之后，我想到了一个有两个缓存的解决方案:

private static Map<Integer, Reference<ReentrantLock>> lockCache = new WeakHashMap<>();
private static Map<ReentrantLock, Integer> keyCache = new WeakHashMap<>();

public static ReentrantLock getLock(Integer i)
{
    ReentrantLock lock = null;
    synchronized(lockCache) {
        Reference<ReentrantLock> old = lockCache.get(i);
        if (old != null)
            lock = old.get();

        // if no lock exists or got cleared from keyCache already but not from lockCache yet
        if (lock == null || !keyCache.containsKey(lock)) {
            /* clone i for avoiding strong references 
               to the map's key besides the Object returend 
               by this method.
           */ 
            Integer cacheKey = new Integer(i); 
            lock = new ReentrantLock();
            lockCache.remove(cacheKey); // just to be sure
            lockCache.put(cacheKey, new WeakReference<>(lock));
            keyCache.put(lock, cacheKey);
        }                
    }

    return lock;
}

只要存在对有效负载(锁)的强引用，对keyCache 中映射整数的强引用就会避免从lockCache 中移除有效负载缓存。