Mega Code Archive

 
Categories / Java / Collections Data Structure
 

A hashtable-based Map implementation with weak keys and using reference-equality in place of object-equality wh

/*  * JBoss, Home of Professional Open Source  * Copyright 2005, JBoss Inc., and individual contributors as indicated  * by the @authors tag. See the copyright.txt in the distribution for a  * full listing of individual contributors.  *  * This is free software; you can redistribute it and/or modify it  * under the terms of the GNU Lesser General Public License as  * published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of  * the License, or (at your option) any later version.  *  * This software is distributed in the hope that it will be useful,  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU  * Lesser General Public License for more details.  *  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public  * License along with this software; if not, write to the Free  * Software Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  * 02110-1301 USA, or see the FSF site: http://www.fsf.org.  */ import java.lang.ref.ReferenceQueue; import java.lang.ref.WeakReference; import java.util.AbstractCollection; import java.util.AbstractSet; import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.ConcurrentModificationException; import java.util.Iterator; import java.util.Map; import java.util.NoSuchElementException; import java.util.Set; /**  * A hashtable-based <tt>Map</tt> implementation with <em>weak keys</em> and  * using reference-equality in place of object-equality when comparing keys (and  * values). In an <tt>WeakIdentityHashMap</tt>, two keys <tt>k1</tt> and  * <tt>k2</tt> are considered equal if and only if <tt>(k1==k2)</tt>. An  * entry in a <tt>WeakIdentityHashMap</tt> will automatically be removed when  * its key is no longer in ordinary use. More precisely, the presence of a  * mapping for a given key will not prevent the key from being discarded by the  * garbage collector, that is, made finalizable, finalized, and then reclaimed.  * When a key has been discarded its entry is effectively removed from the map.  *   * <p>  * Based on java.util.WeakHashMap  * </p>  *   * @author Dawid Kurzyniec  * @version <tt>$Revision: 2787 $</tt>  * @author <a href="mailto:kabir.khan@jboss.org">Kabir Khan</a>  * @see java.util.IdentityHashMap  * @see java.util.WeakHashMap  */ @SuppressWarnings("unchecked") public class WeakIdentityHashMap /* extends AbstractMap */implements Map {   /**    * The default initial capacity -- MUST be a power of two.    */   private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;   /**    * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified by    * either of the constructors with arguments. MUST be a power of two <= 1<<30.    */   private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;   /**    * The load fast used when none specified in constructor.    */   private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;   /**    * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.    */   private Entry[] table;   /**    * The number of key-value mappings contained in this weak hash map.    */   private int size;   /**    * The next size value at which to resize (capacity * load factor).    */   private int threshold;   /**    * The load factor for the hash table.    */   private final float loadFactor;   /**    * Reference queue for cleared WeakEntries    */   private final ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();   /**    * The number of times this HashMap has been structurally modified Structural    * modifications are those that change the number of mappings in the HashMap    * or otherwise modify its internal structure (e.g., rehash). This field is    * used to make iterators on Collection-views of the HashMap fail-fast. (See    * ConcurrentModificationException).    */   private volatile int modCount;   /**    * Each of these fields are initialized to contain an instance of the    * appropriate view the first time this view is requested. The views are    * stateless, so there's no reason to create more than one of each.    */   transient volatile Set keySet = null;   transient volatile Collection values = null;   /**    * Constructs a new, empty <tt>WeakIdentityHashMap</tt> with the given    * initial capacity and the given load factor.    *     * @param initialCapacity    *          The initial capacity of the <tt>WeakIdentityHashMap</tt>    * @param loadFactor    *          The load factor of the <tt>WeakIdentityHashMap</tt>    * @throws IllegalArgumentException    *           If the initial capacity is negative, or if the load factor is    *           nonpositive.    */   public WeakIdentityHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {     if (initialCapacity < 0)       throw new IllegalArgumentException("Illegal Initial Capacity: " + initialCapacity);     if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)       initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;     if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))       throw new IllegalArgumentException("Illegal Load factor: " + loadFactor);     int capacity = 1;     while (capacity < initialCapacity)       capacity <<= 1;     table = new Entry[capacity];     this.loadFactor = loadFactor;     threshold = (int) (capacity * loadFactor);   }   /**    * Constructs a new, empty <tt>WeakIdentityHashMap</tt> with the given    * initial capacity and the default load factor, which is <tt>0.75</tt>.    *     * @param initialCapacity    *          The initial capacity of the <tt>WeakIdentityHashMap</tt>    * @throws IllegalArgumentException    *           If the initial capacity is negative.    */   public WeakIdentityHashMap(int initialCapacity) {     this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);   }   /**    * Constructs a new, empty <tt>WeakIdentityHashMap</tt> with the default    * initial capacity (16) and the default load factor (0.75).    */   public WeakIdentityHashMap() {     this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;     threshold = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;     table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];   }   /**    * Constructs a new <tt>WeakIdentityHashMap</tt> with the same mappings as    * the specified <tt>Map</tt>. The <tt>WeakIdentityHashMap</tt> is    * created with default load factor, which is <tt>0.75</tt> and an initial    * capacity sufficient to hold the mappings in the specified <tt>Map</tt>.    *     * @param t    *          the map whose mappings are to be placed in this map.    * @throws NullPointerException    *           if the specified map is null.    */   public WeakIdentityHashMap(Map t) {     this(Math.max((int) (t.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1, 16), DEFAULT_LOAD_FACTOR);     putAll(t);   }   // internal utilities   /**    * Value representing null keys inside tables.    */   private static final Object NULL_KEY = new Object();   /**    * Use NULL_KEY for key if it is null.    */   private static Object maskNull(Object key) {     return (key == null ? NULL_KEY : key);   }   /**    * Return internal representation of null key back to caller as null    */   private static Object unmaskNull(Object key) {     return (key == NULL_KEY ? null : key);   }   /**    * Return a hash code for non-null Object x.    */   int hash(Object x) {     int h = System.identityHashCode(x);     return h - (h << 7); // that is,, -127 * h   }   /**    * Return index for hash code h.    */   static int indexFor(int h, int length) {     return h & (length - 1);   }   /**    * Expunge stale entries from the table.    */   private void expungeStaleEntries() {     Object r;     while ((r = queue.poll()) != null) {       Entry e = (Entry) r;       int h = e.hash;       int i = indexFor(h, table.length);       Entry prev = table[i];       Entry p = prev;       while (p != null) {         Entry next = p.next;         if (p == e) {           if (prev == e)             table[i] = next;           else             prev.next = next;           e.next = null; // Help GC           e.value = null; // " "           size--;           break;         }         prev = p;         p = next;       }     }   }   /**    * Return the table after first expunging stale entries    */   private Entry[] getTable() {     expungeStaleEntries();     return table;   }   /**    * Returns the number of key-value mappings in this map. This result is a    * snapshot, and may not reflect unprocessed entries that will be removed    * before next attempted access because they are no longer referenced.    */   public int size() {     if (size == 0)       return 0;     expungeStaleEntries();     return size;   }   /**    * Returns <tt>true</tt> if this map contains no key-value mappings. This    * result is a snapshot, and may not reflect unprocessed entries that will be    * removed before next attempted access because they are no longer referenced.    */   public boolean isEmpty() {     return size() == 0;   }   /**    * Returns the value to which the specified key is mapped in this weak hash    * map, or <tt>null</tt> if the map contains no mapping for this key. A    * return value of <tt>null</tt> does not <i>necessarily</i> indicate that    * the map contains no mapping for the key; it is also possible that the map    * explicitly maps the key to <tt>null</tt>. The <tt>containsKey</tt>    * method may be used to distinguish these two cases.    *     * @param key    *          the key whose associated value is to be returned.    * @return the value to which this map maps the specified key, or    *         <tt>null</tt> if the map contains no mapping for this key.    * @see #put(Object, Object)    */   public Object get(Object key) {     Object k = maskNull(key);     int h = hash(k);     Entry[] tab = getTable();     int index = indexFor(h, tab.length);     Entry e = tab[index];     while (e != null) {       if (e.hash == h && k == e.get())         return e.value;       e = e.next;     }     return null;   }   /**    * Returns <tt>true</tt> if this map contains a mapping for the specified    * key.    *     * @param key    *          The key whose presence in this map is to be tested    * @return <tt>true</tt> if there is a mapping for <tt>key</tt>;    *         <tt>false</tt> otherwise    */   public boolean containsKey(Object key) {     return getEntry(key) != null;   }   /**    * Returns the entry associated with the specified key in the HashMap. Returns    * null if the HashMap contains no mapping for this key.    */   Entry getEntry(Object key) {     Object k = maskNull(key);     int h = hash(k);     Entry[] tab = getTable();     int index = indexFor(h, tab.length);     Entry e = tab[index];     while (e != null && !(e.hash == h && k == e.get()))       e = e.next;     return e;   }   /**    * Associates the specified value with the specified key in this map. If the    * map previously contained a mapping for this key, the old value is replaced.    *     * @param key    *          key with which the specified value is to be associated.    * @param value    *          value to be associated with the specified key.    * @return previous value associated with specified key, or <tt>null</tt> if    *         there was no mapping for key. A <tt>null</tt> return can also    *         indicate that the HashMap previously associated <tt>null</tt>    *         with the specified key.    */   public Object put(Object key, Object value) {     Object k = maskNull(key);     int h = hash(k);     Entry[] tab = getTable();     int i = indexFor(h, tab.length);     for (Entry e = tab[i]; e != null; e = e.next) {       if (h == e.hash && k == e.get()) {         Object oldValue = e.value;         if (value != oldValue)           e.value = value;         return oldValue;       }     }     modCount++;     tab[i] = new Entry(k, value, queue, h, tab[i]);     if (++size >= threshold)       resize(tab.length * 2);     return null;   }   /**    * Rehashes the contents of this map into a new <tt>HashMap</tt> instance    * with a larger capacity. This method is called automatically when the number    * of keys in this map exceeds its capacity and load factor.    *     * Note that this method is a no-op if it's called with newCapacity ==    * 2*MAXIMUM_CAPACITY (which is Integer.MIN_VALUE).    *     * @param newCapacity    *          the new capacity, MUST be a power of two.    */   void resize(int newCapacity) {     // assert (newCapacity & -newCapacity) == newCapacity; // power of 2     Entry[] oldTable = getTable();     int oldCapacity = oldTable.length;     // check if needed     if (size < threshold || oldCapacity > newCapacity)       return;     Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];     transfer(oldTable, newTable);     table = newTable;     /*      * If ignoring null elements and processing ref queue caused massive      * shrinkage, then restore old table. This should be rare, but avoids      * unbounded expansion of garbage-filled tables.      */     if (size >= threshold / 2) {       threshold = (int) (newCapacity * loadFactor);     } else {       expungeStaleEntries();       transfer(newTable, oldTable);       table = oldTable;     }   }   /** Transfer all entries from src to dest tables */   private void transfer(Entry[] src, Entry[] dest) {     for (int j = 0; j < src.length; ++j) {       Entry e = src[j];       src[j] = null;       while (e != null) {         Entry next = e.next;         Object key = e.get();         if (key == null) {           e.next = null; // Help GC           e.value = null; // " "           size--;         } else {           int i = indexFor(e.hash, dest.length);           e.next = dest[i];           dest[i] = e;         }         e = next;       }     }   }   /**    * Copies all of the mappings from the specified map to this map These    * mappings will replace any mappings that this map had for any of the keys    * currently in the specified map.    * <p>    *     * @param t    *          mappings to be stored in this map.    * @throws NullPointerException    *           if the specified map is null.    */   public void putAll(Map t) {     // Expand enough to hold t's elements without resizing.     int n = t.size();     if (n == 0)       return;     if (n >= threshold) {       n = (int) (n / loadFactor + 1);       if (n > MAXIMUM_CAPACITY)         n = MAXIMUM_CAPACITY;       int capacity = table.length;       while (capacity < n)         capacity <<= 1;       resize(capacity);     }     for (Iterator i = t.entrySet().iterator(); i.hasNext();) {       Map.Entry e = (Map.Entry) i.next();       put(e.getKey(), e.getValue());     }   }   /**    * Removes the mapping for this key from this map if present.    *     * @param key    *          key whose mapping is to be removed from the map.    * @return previous value associated with specified key, or <tt>null</tt> if    *         there was no mapping for key. A <tt>null</tt> return can also    *         indicate that the map previously associated <tt>null</tt> with    *         the specified key.    */   public Object remove(Object key) {     Object k = maskNull(key);     int h = hash(k);     Entry[] tab = getTable();     int i = indexFor(h, tab.length);     Entry prev = tab[i];     Entry e = prev;     while (e != null) {       Entry next = e.next;       if (h == e.hash && k == e.get()) {         modCount++;         size--;         if (prev == e)           tab[i] = next;         else           prev.next = next;         return e.value;       }       prev = e;       e = next;     }     return null;   }   /** Special version of remove needed by Entry set */   Entry removeMapping(Object o) {     if (!(o instanceof Map.Entry))       return null;     Entry[] tab = getTable();     Map.Entry entry = (Map.Entry) o;     Object k = maskNull(entry.getKey());     int h = hash(k);     int i = indexFor(h, tab.length);     Entry prev = tab[i];     Entry e = prev;     while (e != null) {       Entry next = e.next;       if (h == e.hash && e.equals(entry)) {         modCount++;         size--;         if (prev == e)           tab[i] = next;         else           prev.next = next;         return e;       }       prev = e;       e = next;     }     return null;   }   /**    * Removes all mappings from this map.    */   public void clear() {     // clear out ref queue. We don't need to expunge entries     // since table is getting cleared.     while (queue.poll() != null)       ;     modCount++;     Entry tab[] = table;     for (int i = 0; i < tab.length; ++i)       tab[i] = null;     size = 0;     // Allocation of array may have caused GC, which may have caused     // additional entries to go stale. Removing these entries from the     // reference queue will make them eligible for reclamation.     while (queue.poll() != null)       ;   }   /**    * Returns <tt>true</tt> if this map maps one or more keys to the specified    * value.    *     * @param value    *          value whose presence in this map is to be tested.    * @return <tt>true</tt> if this map maps one or more keys to the specified    *         value.    */   public boolean containsValue(Object value) {     if (value == null)       return containsNullValue();     Entry tab[] = getTable();     for (int i = tab.length; i-- > 0;)       for (Entry e = tab[i]; e != null; e = e.next)         if (value.equals(e.value))           return true;     return false;   }   /**    * Special-case code for containsValue with null argument    */   private boolean containsNullValue() {     Entry tab[] = getTable();     for (int i = tab.length; i-- > 0;)       for (Entry e = tab[i]; e != null; e = e.next)         if (e.value == null)           return true;     return false;   }   /**    * The entries in this hash table extend WeakReference, using its main ref    * field as the key.    */   private static class Entry extends WeakReference implements Map.Entry {     private Object value;     private final int hash;     private Entry next;     /**      * Create new entry.      */     Entry(Object key, Object value, ReferenceQueue queue, int hash, Entry next) {       super(key, queue);       this.value = value;       this.hash = hash;       this.next = next;     }     public Object getKey() {       return unmaskNull(this.get());     }     public Object getValue() {       return value;     }     public Object setValue(Object newValue) {       Object oldValue = value;       value = newValue;       return oldValue;     }     public boolean equals(Object o) {       if (!(o instanceof Map.Entry))         return false;       Map.Entry e = (Map.Entry) o;       Object k1 = getKey();       Object k2 = e.getKey();       if (k1 == k2) {         Object v1 = getValue();         Object v2 = e.getValue();         if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))           return true;       }       return false;     }     public int hashCode() {       Object k = getKey();       Object v = getValue();       return ((k == null ? 0 : System.identityHashCode(k)) ^ (v == null ? 0 : v.hashCode()));     }     public String toString() {       return getKey() + "=" + getValue();     }   }   private abstract class HashIterator implements Iterator {     int index;     Entry entry = null;     Entry lastReturned = null;     int expectedModCount = modCount;     /**      * Strong reference needed to avoid disappearance of key between hasNext and      * next      */     Object nextKey = null;     /**      * Strong reference needed to avoid disappearance of key between nextEntry()      * and any use of the entry      */     Object currentKey = null;     HashIterator() {       index = (size() != 0 ? table.length : 0);     }     public boolean hasNext() {       Entry[] t = table;       while (nextKey == null) {         Entry e = entry;         int i = index;         while (e == null && i > 0)           e = t[--i];         entry = e;         index = i;         if (e == null) {           currentKey = null;           return false;         }         nextKey = e.get(); // hold on to key in strong ref         if (nextKey == null)           entry = entry.next;       }       return true;     }     protected Entry nextEntry() {       if (modCount != expectedModCount)         throw new ConcurrentModificationException();       if (nextKey == null && !hasNext())         throw new NoSuchElementException();       lastReturned = entry;       entry = entry.next;       currentKey = nextKey;       nextKey = null;       return lastReturned;     }     public void remove() {       if (lastReturned == null)         throw new IllegalStateException();       if (modCount != expectedModCount)         throw new ConcurrentModificationException();       WeakIdentityHashMap.this.remove(currentKey);       expectedModCount = modCount;       lastReturned = null;       currentKey = null;     }   }   private class ValueIterator extends HashIterator {     public Object next() {       return nextEntry().value;     }   }   private class KeyIterator extends HashIterator {     public Object next() {       return nextEntry().getKey();     }   }   private class EntryIterator extends HashIterator {     public Object next() {       return nextEntry();     }   }   // Views   private transient Set entrySet = null;   /**    * Returns a set view of the keys contained in this map. The set is backed by    * the map, so changes to the map are reflected in the set, and vice-versa.    * The set supports element removal, which removes the corresponding mapping    * from this map, via the <tt>Iterator.remove</tt>, <tt>Set.remove</tt>,    * <tt>removeAll</tt>, <tt>retainAll</tt>, and <tt>clear</tt>    * operations. It does not support the <tt>add</tt> or <tt>addAll</tt>    * operations.    *     * @return a set view of the keys contained in this map.    */   public Set keySet() {     Set ks = keySet;     return (ks != null ? ks : (keySet = new KeySet()));   }   private class KeySet extends AbstractSet {     public Iterator iterator() {       return new KeyIterator();     }     public int size() {       return WeakIdentityHashMap.this.size();     }     public boolean contains(Object o) {       return containsKey(o);     }     public boolean remove(Object o) {       if (containsKey(o)) {         WeakIdentityHashMap.this.remove(o);         return true;       } else         return false;     }     public void clear() {       WeakIdentityHashMap.this.clear();     }     public Object[] toArray() {       Collection c = new ArrayList(size());       for (Iterator i = iterator(); i.hasNext();)         c.add(i.next());       return c.toArray();     }     public Object[] toArray(Object a[]) {       Collection c = new ArrayList(size());       for (Iterator i = iterator(); i.hasNext();)         c.add(i.next());       return c.toArray(a);     }   }   /**    * Returns a collection view of the values contained in this map. The    * collection is backed by the map, so changes to the map are reflected in the    * collection, and vice-versa. The collection supports element removal, which    * removes the corresponding mapping from this map, via the    * <tt>Iterator.remove</tt>, <tt>Collection.remove</tt>,    * <tt>removeAll</tt>, <tt>retainAll</tt>, and <tt>clear</tt>    * operations. It does not support the <tt>add</tt> or <tt>addAll</tt>    * operations.    *     * @return a collection view of the values contained in this map.    */   public Collection values() {     Collection vs = values;     return (vs != null ? vs : (values = new Values()));   }   private class Values extends AbstractCollection {     public Iterator iterator() {       return new ValueIterator();     }     public int size() {       return WeakIdentityHashMap.this.size();     }     public boolean contains(Object o) {       return containsValue(o);     }     public void clear() {       WeakIdentityHashMap.this.clear();     }     public Object[] toArray() {       Collection c = new ArrayList(size());       for (Iterator i = iterator(); i.hasNext();)         c.add(i.next());       return c.toArray();     }     public Object[] toArray(Object a[]) {       Collection c = new ArrayList(size());       for (Iterator i = iterator(); i.hasNext();)         c.add(i.next());       return c.toArray(a);     }   }   /**    * Returns a collection view of the mappings contained in this map. Each    * element in the returned collection is a <tt>Map.Entry</tt>. The    * collection is backed by the map, so changes to the map are reflected in the    * collection, and vice-versa. The collection supports element removal, which    * removes the corresponding mapping from the map, via the    * <tt>Iterator.remove</tt>, <tt>Collection.remove</tt>,    * <tt>removeAll</tt>, <tt>retainAll</tt>, and <tt>clear</tt>    * operations. It does not support the <tt>add</tt> or <tt>addAll</tt>    * operations.    *     * @return a collection view of the mappings contained in this map.    * @see java.util.Map.Entry    */   public Set entrySet() {     Set es = entrySet;     return (es != null ? es : (entrySet = new EntrySet()));   }   private class EntrySet extends AbstractSet {     public Iterator iterator() {       return new EntryIterator();     }     public boolean contains(Object o) {       if (!(o instanceof Map.Entry))         return false;       Map.Entry e = (Map.Entry) o;       Entry candidate = getEntry(e.getKey());       return candidate != null && candidate.equals(e);     }     public boolean remove(Object o) {       return removeMapping(o) != null;     }     public int size() {       return WeakIdentityHashMap.this.size();     }     public void clear() {       WeakIdentityHashMap.this.clear();     }     public Object[] toArray() {       Collection c = new ArrayList(size());       for (Iterator i = iterator(); i.hasNext();)         c.add(new SimpleEntry((Map.Entry) i.next()));       return c.toArray();     }     public Object[] toArray(Object a[]) {       Collection c = new ArrayList(size());       for (Iterator i = iterator(); i.hasNext();)         c.add(new SimpleEntry((Map.Entry) i.next()));       return c.toArray(a);     }   }   static class SimpleEntry implements Map.Entry {     Object key;     Object value;     public SimpleEntry(Object key, Object value) {       this.key = key;       this.value = value;     }     public SimpleEntry(Map.Entry e) {       this.key = e.getKey();       this.value = e.getValue();     }     public Object getKey() {       return key;     }     public Object getValue() {       return value;     }     public Object setValue(Object value) {       Object oldValue = this.value;       this.value = value;       return oldValue;     }     public boolean equals(Object o) {       if (!(o instanceof Map.Entry))         return false;       Map.Entry e = (Map.Entry) o;       return eq(key, e.getKey()) && eq(value, e.getValue());     }     public int hashCode() {       return ((key == null) ? 0 : key.hashCode()) ^ ((value == null) ? 0 : value.hashCode());     }     public String toString() {       return key + "=" + value;     }     private static boolean eq(Object o1, Object o2) {       return (o1 == null ? o2 == null : o1.equals(o2));     }   } }