迭代弱哈希图

Question

我同时使用WeakHashMap。我想实现基于整数参数的细粒度锁定;如果线程 A 需要修改由整数a标识的资源，而线程 B 对整数 b 标识的资源执行相同的操作，则不需要同步它们。但是，如果有两个线程使用相同的资源，假设线程 C 也在使用由整数 a 标识的资源，那么线程 A 和 C 当然需要在同一 Lock 上同步。

当没有更多线程需要 ID 为 X 的资源时，可以删除 key=X 映射中的锁定。但是，此时可能会有另一个线程进入并尝试在 Map 中使用 ID=X 中的锁，因此我们在添加/删除锁时需要全局同步。（这将是每个线程必须同步的唯一位置，无论 Integer 参数如何）但是，线程无法知道何时删除锁，因为它不知道它是最后一个使用锁的线程。

这就是我使用 WeakHashMap 的原因：当 ID 不再使用时，当 GC 需要它时，可以删除键值对。

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 keySet：

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，地图的内容可以在迭代时更改吗？我认为不是，因为通过调用mrLocks.keySet()，我为迭代范围的所有键创建了一个强引用。这是对的吗？

Answer 1

由于 API 没有对 keySet（） 做出任何断言，因此我建议使用这样的缓存：

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;
}

这样，您在锁定监视器（密钥本身）时保留对监视器的引用，并允许 GC 在不再使用它时完成它。

编辑：
在评论中讨论有效负载之后，我想到了一个具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缓存中删除有效负载。