面试题：Java中WeakHashMap的基本工作原理及生命周期管理

Question

请简述Java中WeakHashMap的基本工作原理，以及它是如何进行生命周期管理的，在什么情况下WeakHashMap中的键值对会被回收？

Answer 1

WeakHashMap基本工作原理

WeakHashMap是Java中的一种特殊的Map实现，它使用弱引用（WeakReference）来关联键。与普通的HashMap不同，WeakHashMap不会阻止其键被垃圾回收器回收。

其内部结构类似于HashMap，采用数组（桶数组）+链表（或红黑树，在Java 8及之后，当链表长度达到一定阈值会转换为红黑树）的形式来存储键值对。当向WeakHashMap中put键值对时，会根据键的哈希值计算出桶的索引，然后将键值对放入对应的桶中。如果该桶中已经存在其他键值对（哈希冲突），则会以链表（或红黑树）的形式将新的键值对链接起来。

生命周期管理

WeakHashMap的生命周期管理主要依赖于垃圾回收机制。由于键是弱引用，当键所指向的对象在系统中没有其他强引用指向它时，垃圾回收器在某个时刻可能会回收这个键对象。一旦键对象被回收，与之关联的WeakHashMap中的键值对也会被标记为可清理状态。

键值对被回收的情况

1. 键对象无强引用：当WeakHashMap中的键对象在系统的其他地方不再有任何强引用指向它时，垃圾回收器会在合适的时机回收键对象。一旦键对象被回收，与之对应的WeakHashMap中的键值对就会被标记为待清理。
2. 垃圾回收器运行：只有当垃圾回收器运行时，才会真正去检查并可能回收WeakHashMap中那些键已经被回收的键值对。在垃圾回收器未运行期间，即使键对象已经没有强引用，WeakHashMap中的键值对也不会立即被清理。
3. WeakHashMap进行清理操作：当WeakHashMap执行某些操作（如get、put、remove等）时，会检查并清理那些键已经被回收的无效键值对。此外，WeakHashMap还会在内部维护一个引用队列（ReferenceQueue），当弱引用的键对象被回收时，与之关联的弱引用会被放入这个队列中。WeakHashMap会通过检查这个队列来发现哪些键值对需要清理。