WeakHashMap 类

WeakHashMap 继承于AbstractMap，实现了Map接口，

public class WeakHashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>

注意它不继承HashMap，但是和HashMap一样，WeakHashMap 也是一个散列表，它存储的内容也是键值对(key-value)映射

WeakHashMap的键是弱键。在 WeakHashMap 中，当某个键不再正常使用时，会被从WeakHashMap中被自动移除。更精确地说，对于一个给定的键，其映射的存在并不阻止垃圾回收器对该键的丢弃，这就使该键成为可终止的，被终止，然后被回收。某个键被终止时，它对应的键值对也就从映射中有效地移除了。
什么是弱键？弱键是通过WeakReference和ReferenceQueue实现的。 WeakHashMap的key是弱键，即是WeakReference
类型的；ReferenceQueue是一个队列，它会保存被GC回收的“弱键”。实现步骤是：
1、新建WeakHashMap，将“键值对”添加到WeakHashMap中。实际上，WeakHashMap是通过数组槽保存Entry键值对；
每一个Entry实际上是一个单向链表
2、当某弱键不再被其它对象引用，并被GC回收时。在GC回收该弱键时，这个弱键也同时会被添加到ReferenceQueue(queue)
队列中
3、当下一次我们需要操作WeakHashMap时，会先同步table和queue。table中保存了全部的键值对，而queue中保存被GC
回收的键值对；同步它们，就是删除table中被GC回收的键值对

成员变量及常用构造函数

    // 默认槽个数private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;// 默认最大槽个数private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;// 默认加载因子private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;// hash数组（槽数组）Entry<K,V>[] table;// 元素个数private int size;// 扩容法值private int threshold;// 实际加载因子private final float loadFactor;// 引用队列private final ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();// 修改次数int modCount;public WeakHashMap(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);// 这儿的意思是找到一个数，大于等于initialCapacity并且是2的幂int capacity = 1;while (capacity < initialCapacity)capacity <<= 1;table = newTable(capacity);this.loadFactor = loadFactor;threshold = (int)(capacity * loadFactor);}public WeakHashMap(int initialCapacity) {this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);}public WeakHashMap() {this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);}

实际上都调用第一个方法，第一个方法中table = newTable(capacity);会直接创建空槽，初始化时跟HashMap最大的不同。

    final int hash(Object k) {int h = k.hashCode();// This function ensures that hashCodes that differ only by// constant multiples at each bit position have a bounded// number of collisions (approximately 8 at default load factor).h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);}

这是hash方法，接下来看put方法

    public V put(K key, V value) {Object k = maskNull(key);int h = hash(k);// 调用getTableEntry<K,V>[] tab = getTable();// 找到槽位置int i = indexFor(h, tab.length);// 先找槽中头结点for (Entry<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {// 有重复的key用新值覆盖旧值if (h == e.hash && eq(k, e.get())) {V oldValue = e.value;if (value != oldValue)e.value = value;return oldValue;}}// 走到这说明没有重复的modCount++;Entry<K,V> e = tab[i];// 创建新的Entrytab[i] = new Entry<>(k, value, queue, h, e);if (++size >= threshold)resize(tab.length * 2);return null;}

从put方法可以看出，它没有红黑树，只是简单的链表，所以删除或查询方法不再叙述，主要说getTable方法

    private Entry<K,V>[] getTable() {expungeStaleEntries();return table;}private void expungeStaleEntries() {// 遍历该WeakHashMap的reference queue中被回收的弱引用。for (Object x; (x = queue.poll()) != null; ) {/** 这里有个值得注意的点就是下面的代码被包在queue的同步块中。* 因为这里不同步的话，WeakHashMap在不涉及修改，只有并发读的情况下，* 下面的清理在多线程情况下可能会破坏内部数据结构。* 而之所以不在整个方法级别作同步，原因是上面的ReferenceQueue的poll方法是线程安全，* 可以并发取数据的（poll方法里面有同步）。*/            synchronized (queue) {@SuppressWarnings("unchecked")Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) x;int i = indexFor(e.hash, table.length);Entry<K,V> prev = table[i];Entry<K,V> p = prev;// 遍历槽中的元素while (p != null) {Entry<K,V> next = p.next;if (p == e) {if (prev == e)table[i] = next;else// 删除节点，将下一个结点和上一个结点链接上prev.next = next;// Must not null out e.next;// stale entries may be in use by a HashIterator// 元素置空e.value = null; // Help GCsize--;break;}prev = p;p = next;}}}}

看这个方法会显得有些突兀，主要原因是不了解WeakReference弱键，这里我普及一下WeakReference和ReferenceQueue

从JDK 1.2版本开始，把对象的引用分为4种级别

1、强引用（StrongReference） 
强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。 

2、软引用（SoftReference） 
如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存（下文给出示例）。 软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收器回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。 

3、弱引用（WeakReference） 
弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。弱引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。 

4、虚引用（PhantomReference） 
虚引用顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。 虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：虚引用必须和引用队列 （ReferenceQueue）联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之 关联的引用队列中。

现在我们知道，GC回收弱引用后会把引用指向的对象丢到ReferenceQueue中，所以只要key被回收，上面queue就会有值，expungeStaleEntries方法的作用就是，key被gc回收后置空key对应的对象，并且重新整理链表。

接下来看看它的扩容

    // 核心扩容算法void resize(int newCapacity) {// 获取原Entry数组，获取之前先删除所有需要被移除的EntryEntry<K,V>[] oldTable = getTable();// 获取原Entry数组的容量int oldCapacity = oldTable.length;// 如果原数组的容量已经达到最大值2^30，则停止扩容并防止再次扩容if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {threshold = Integer.MAX_VALUE;return;}// 实例化新Entry数组Entry<K,V>[] newTable = newTable(newCapacity);// 将原数组中的元素全部放入新数组transfer(oldTable, newTable);// 将底层数组替换为新数组table = newTable;// 如果忽略空元素并处理ref队列导致大量收缩，则恢复旧表。（这里跟HashMap不同，它是会自动缩小的）if (size >= threshold / 2) {threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);} else {expungeStaleEntries();transfer(newTable, oldTable);table = oldTable;}}// 将src数组中的元素全部放入dest数组private void transfer(Entry<K,V>[] src, Entry<K,V>[] dest) {// 遍历src数组for (int j = 0; j < src.length; ++j) {// 依次将src数组中的元素取出Entry<K,V> e = src[j];// 取出后将src中去除引用src[j] = null;// 遍历链表while (e != null) {// 取当前节点的下一节点nextEntry<K,V> next = e.next;// 获取弱键Object key = e.get();// 弱键为空则说明已被GC回收，将该节点清空，方便GC回收该Entryif (key == null) {e.next = null;  // Help GCe.value = null; //  "   "size--;} else {// 不为空说明没有被回收，重新计算在dest数组中的索引int i = indexFor(e.hash, dest.length);// 将该节点插入dest索引i处链表头e.next = dest[i];dest[i] = e;}e = next;}}}

从源码中可以看出，他的扩容可能会取消，跟HashMap不同，接下来看看删除方法

    //根据key将Entry移除WeakHashMappublic V remove(Object key) {//检查key为null则返回NULL_KEY对象Object k = maskNull(key);//取key的hashCodeint h = hash(k);//获取Entry数组，获取之前先删除所有需要被移除的EntryEntry<K,V>[] tab = getTable();//计算出该key的下标索引int i = indexFor(h, tab.length);//取索引i处的Entry，用来遍历链表时存放上个节点Entry<K,V> prev = tab[i];//用来遍历链表时存放当前节点Entry<K,V> e = prev;//遍历链表while (e != null) {//取当前节点的下一节点nextEntry<K,V> next = e.next;//根据hashCode值与equals比较双重判断key是否相同，存在则移除该节点并返回该节点valueif (h == e.hash && eq(k, e.get())) {modCount++;size--;if (prev == e)tab[i] = next;elseprev.next = next;return e.value;}//不存在继续遍历prev = e;e = next;}return null;}

链表操作比较简单没啥好说的，下面是清空方法

    //清空WeakHashMappublic void clear() {//清空queue，将queue中的元素一个个取出。这是神马骚操作，长见识了！！！while (queue.poll() != null);modCount++;//通过Arrays.fill把底层数组所有元素全部清空Arrays.fill(table, null);size = 0;//将数组清空后可能引发了GC导致queue中又添加了元素，再次清空while (queue.poll() != null);}

清空方法比较特殊，主要就是清空queue，下面是get方法

    //根据key获取valuepublic V get(Object key) {//检查key为null则返回NULL_KEY对象Object k = maskNull(key);//取key的hashCodeint h = hash(k);//通过getTable获取数组，去除所有需要被回收的EntryEntry<K,V>[] tab = getTable();//计算出该key的下标索引int index = indexFor(h, tab.length);//获取该索引位置的链表头Entry<K,V> e = tab[index];//遍历链表，根据hashCode值与equals比较双重判断获取valuewhile (e != null) {if (e.hash == h && eq(k, e.get()))return e.value;e = e.next;}return null;}

WeakHashMap到这就结束了，想要了解跟多，可以留言询问