面试题：Java基础类内存管理之高级难度题

Question

阐述Java中WeakHashMap的工作原理以及它在内存管理方面的优势。当WeakHashMap中的键变为弱可达时，内存回收的具体过程是怎样的？

Answer 1

WeakHashMap工作原理

1. 基本结构：WeakHashMap是Java中一种特殊的Map实现，它使用弱引用（WeakReference）来存储键。其内部结构类似于HashMap，由数组和链表（或红黑树，Java 8及之后）组成。
2. 存储方式：当向WeakHashMap中put一个键值对时，键会被包装成WeakReference对象。例如，若键为key，实际存储的是new WeakReference<>(key)。
3. 垃圾回收关联：垃圾回收器在扫描堆内存时，若发现某个键对象只被WeakHashMap中的WeakReference引用，而没有其他强引用指向它，那么该键对象就会被标记为可回收。一旦垃圾回收器执行回收操作，这个键的WeakReference就会被置为null。

内存管理优势

1. 自动释放无用键值对：对于那些生命周期与程序其他部分关联不大、仅在WeakHashMap使用场景中有意义的键值对，当键不再被其他地方强引用时，WeakHashMap能自动释放这些键值对所占用的内存。这有助于防止内存泄漏，特别是在处理大量临时数据或缓存数据时。例如，在缓存场景中，如果缓存对象不再被其他地方使用，WeakHashMap会自动清理这些缓存项，避免内存浪费。
2. 适用于资源敏感场景：在内存资源有限的环境（如移动设备、嵌入式系统）或对内存使用要求严格的应用（如大型数据处理系统）中，WeakHashMap能更好地管理内存，提高系统的稳定性和性能。

键变为弱可达时内存回收具体过程

1. 弱可达判定：当键对象除了WeakHashMap中的WeakReference外，没有其他强引用指向它时，该键对象变为弱可达状态。
2. 垃圾回收扫描：垃圾回收器在进行垃圾回收时，会扫描堆内存，识别出这些弱可达的键对象。
3. WeakReference失效：垃圾回收器回收这些弱可达的键对象后，WeakHashMap中对应的WeakReference会被置为null。
4. WeakHashMap清理：在WeakHashMap后续的操作（如get、put、remove或size等）中，会检查并清理那些键引用为null的Entry。当发现某个Entry的键引用为null时，会将其从WeakHashMap的内部数据结构（数组和链表或红黑树）中移除，从而释放对应的内存空间。