面试题：Java弱引用在缓存场景的应用

Question

假设你正在开发一个缓存系统，需要使用弱引用来避免内存泄漏。请描述如何使用Java的弱引用构建这样一个简单的缓存机制，包括如何添加缓存对象、如何获取缓存对象以及垃圾回收时缓存对象的处理逻辑。

Answer 1

1. 使用Java弱引用构建简单缓存机制

在Java中，WeakReference类可用于实现弱引用。以下是使用弱引用构建简单缓存机制的步骤：

添加缓存对象

1. 创建缓存容器： 通常使用Map来存储缓存数据，键为缓存对象的标识，值为WeakReference指向实际的缓存对象。

   import java.lang.ref.WeakReference;
   import java.util.HashMap;
   import java.util.Map;
   
   public class WeakCache {
       private Map<String, WeakReference<Object>> cache = new HashMap<>();
   
       public void put(String key, Object value) {
           cache.put(key, new WeakReference<>(value));
       }
   }
   

获取缓存对象

2. 从缓存中获取对象： 从Map中获取WeakReference，然后通过WeakReference.get()方法获取实际的缓存对象。需要注意的是，由于是弱引用，对象可能已经被垃圾回收，所以get()方法可能返回null。

   public Object get(String key) {
       WeakReference<Object> weakReference = cache.get(key);
       return weakReference == null? null : weakReference.get();
   }
   

垃圾回收时缓存对象的处理逻辑

3. 垃圾回收处理： 当没有强引用指向缓存对象时，垃圾回收器会在适当的时候回收该对象。此时，WeakReference指向的对象变为null。在下次获取缓存对象时，通过WeakReference.get()方法返回null，表示缓存对象已被回收。 例如，假设在某个地方有以下代码：

   WeakCache cache = new WeakCache();
   Object largeObject = new Object();
   cache.put("key1", largeObject);
   largeObject = null; // 移除对largeObject的强引用
   // 当垃圾回收器运行时，largeObject可能会被回收
   Object retrievedObject = cache.get("key1");
   if (retrievedObject == null) {
       System.out.println("缓存对象已被垃圾回收");
   }
   

通过上述步骤，就可以使用Java的弱引用构建一个简单的缓存机制，在一定程度上避免内存泄漏。