使用 Guava 的 MapMaker | Baeldung中文网

1. 简介

MapMaker 是 Guava 提供的一个构建器类，用于简单粗暴地创建线程安全的 Map。

Java 标准库中虽然提供了 WeakHashMap，支持对键（key）使用弱引用，但并没有原生支持对值（value）使用弱引用的 Map 实现。✅

而 MapMaker 正好弥补了这一短板——它通过简洁的 Builder 模式，支持为 key 和 value 分别配置弱引用，极大简化了高级缓存场景的实现。⚠️

本文将带你掌握 MapMaker 的核心用法，特别是如何利用弱引用构建高效、防内存泄漏的缓存结构。

2. Maven 依赖

首先引入 Guava 依赖，当前最新稳定版已包含 MapMaker（注意：在较新版本中部分 API 已标记为过时，但仍可用）：

<dependency>
    <groupId>com.google.guava</groupId>
    <artifactId>guava</artifactId>
    <version>32.1.3-jre</version>
</dependency>

⚠️ 注意：从 Guava 12 开始，MapMaker 替代了旧的 MapMakerInternalMap，并在后续版本中逐步演进。本文基于主流稳定版本讲解。

3. 缓存场景示例

假设我们正在开发一个服务端应用，需要维护两种用户缓存：

会话缓存（session cache）：用户登出或超时后应自动失效
用户档案缓存（profile cache）：仅当用户更新档案时才失效，生命周期较长

理想情况下，我们希望：

当 User 对象被 GC 回收时，对应的 session 缓存条目自动清除（key 使用弱引用）
当 Profile 对象被 GC 回收时，profile 缓存中的 value 自动释放（value 使用弱引用）

这正是 MapMaker 的典型用武之地。

3.1 数据结构定义

先定义三个简单的 POJO 类：

public class User {
    private long id;
    private String name;

    public User(long id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    public long getId() {
        return id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public class Session {
    private long id;

    public Session(long id) {
        this.id = id;
    }

    public long getId() {
        return id;
    }
}

public class Profile {
    private long id;
    private String type;

    public Profile(long id, String type) {
        this.id = id;
        this.type = type;
    }

    public long getId() {
        return id;
    }

    public String getName() {
        return type;
    }
}

3.2 创建缓存实例

使用 MapMaker 创建线程安全的 ConcurrentMap：

ConcurrentMap<User, Session> sessionCache = new MapMaker().makeMap();

✅ 该 Map 不允许 key 或 value 为 null，避免了潜在的 NPE 风险。

同样创建 profile 缓存：

ConcurrentMap<User, Profile> profileCache = new MapMaker().makeMap();

📌 默认情况下，MapMaker 创建的 Map 初始容量为 16。若需调整，可通过 initialCapacity() 设置：

ConcurrentMap<User, Profile> profileCache = new MapMaker()
    .initialCapacity(100)
    .makeMap();

3.3 调整并发级别

MapMaker 默认的并发级别（concurrencyLevel）是 4，意味着最多支持 4 个线程并发写入。

但在高并发场景下（如 session cache），可能需要更高并发支持：

ConcurrentMap<User, Session> sessionCache = new MapMaker()
    .concurrencyLevel(10)
    .makeMap();

📌 这个值会影响内部 segment 分段锁的数量，合理设置可减少线程竞争。一般设置为预期并发写线程数。

3.4 使用弱引用

默认情况下，Map 中的 key 和 value 都是强引用，即使外部不再引用它们，Map 仍会持有，容易导致内存泄漏。❌

✅ 场景一：key 使用弱引用（会话缓存）

当 User 被 GC 后，希望 session 缓存自动失效：

ConcurrentMap<User, Session> sessionCache = new MapMaker()
    .weakKeys()
    .makeMap();

此时，一旦 User 对象不可达，其对应的 entry 将在下一次读/写操作时被自动清理。

✅ 场景二：value 使用弱引用（档案缓存）

Profile 可能较大，希望在无引用时自动释放：

ConcurrentMap<User, Profile> profileCache = new MapMaker()
    .weakValues()
    .makeMap();

这样，当外部不再持有 Profile 实例时，GC 可回收它，Map 中对应 entry 也会被清理。

⚠️ 注意：size() 方法返回的大小可能不准确，因为它不会立即感知到弱引用条目的回收。建议不要依赖 size() 做精确判断。

4. MapMaker 内部原理

MapMaker 的底层实现会根据配置动态选择：

配置情况	实际生成的 Map 类型
未启用弱引用	`ConcurrentHashMap`
启用 weakKeys 或 weakValues	自定义的 `MapMakerInternalMap`

📌 关键差异：

普通情况：使用 equals() 和 hashCode() 判断 key 相等性
启用弱引用后：改用 引用相等性（identity equality），即 == 和 System.identityHashCode()

这意味着：即使两个对象 equals() 返回 true，只要它们不是同一个实例，就会被视为不同的 key。⚠️

💡 这是为了避免弱引用回收过程中出现状态不一致的问题，属于设计取舍。

5. 总结

MapMaker 虽然在新版本 Guava 中部分 API 已被标记为过时（推荐使用 CacheBuilder 替代），但在一些轻量级、高性能的场景中依然有其价值。

本文重点总结：

✅ 支持 weakKeys() 和 weakValues()，解决标准库无法对 value 使用弱引用的问题
✅ 可设置 initialCapacity 和 concurrencyLevel，优化性能
✅ 自动生成线程安全的 ConcurrentMap，开箱即用
⚠️ 启用弱引用后使用 identity 比较，需注意语义变化
❌ size() 方法在弱引用场景下可能不准，避免用于精确控制

📌 实际项目中，若涉及复杂缓存策略（如 TTL、 maxSize、自动加载），建议优先考虑 CacheBuilder。但对于简单场景，MapMaker 依然是个不错的“轻骑兵”。

完整示例代码已托管至 GitHub： https://github.com/baomidou/tutorials/tree/master/guava-modules/guava-collections-map

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